I en typisk metall, elektroner kommer att flytta från ett varmt område till ett kallt, bär både värme och laddning. I Weyl halvmetaller, dock, elektronerna nära Weyl-punkterna bildar kvasipartiklar som, i ett magnetfält, kan bidra till värmeledning utan att transportera laddning [1, 2]. Denna avgiftsfria transport uppstår eftersom avgiftsbidraget från två par Weyl-poäng tar bort varandra (insatt). Kredit:APS/Alan Stonebraker
Ett par forskare vid Hong Kong University of Science and Technology har funnit att en chiral zero sound (CZS) effekt kan induceras i Weyl-halvmetaller. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , Zhida Song och Xi Dai beskriver sina experiment med Weyl-halvmetaller och vad de hittade.
Weyl-halvmetaller har bara nyligen upptäckts, även om de förutspåddes att existera 1929 av Herman Weyl. De är topologiska material där elektroniska excitationer uppvisar masslöst beteende. Tidigare forskning har visat att fermioner som ansluter sig till Weyls teorem existerar som kvasipartiklar i vissa fasta ämnen - de som har elektronenergiband som korsar i punkter nära Fermi-energin.
I synnerhet, de beter sig annorlunda än elektroner i metaller - de uppvisar den kirala magnetiska effekten. Denna effekt observeras när en Weyl-metall utsätts för ett magnetfält - en ström genereras där positiva och negativa partiklar rör sig parallellt och antiparallellt med magnetfältet. I sådana situationer, strömflödet är noll eftersom partiklarna tar ut varandra. Detta förändras, dock, när halvmetallen placeras i en parallell elektrisk ström vilket resulterar i ett kvasipartikelflöde - en effekt som kallas den kirala anomalien. I denna nya insats, Song och Dai har visat att den kirala magnetiska effekten också kan leda till ett fenomen som kallas det kirala nollljudet (CZS), en nyupptäckt värmetransportmekanism som kan ses i Weyl-halvmetaller.
Noll ljud uppstår på grund av vibrationer, men det bärs av impulsfördelningen av elektroner när de finns nära Ferminivån. Studien rapporterar att de har funnits hela tiden, inträffar när forskare placerar en Weyl-halvmetall i ett magnetfält - nu, forskarna har observerat dem i aktion. De rapporterar att effekten bidrar till värmeledningsförmågan hos sådana material. De noterar också att dess hastighet kan moduleras genom att ändra magnetfältet. Och de noterar att effekten kan mätas med en mängd olika tekniker, som att använda pump och sond. De beskriver sin upptäckt som ett "helt nytt ljudläge som bärs av Weyl-fermioner under ett magnetfält."
© 2019 Science X Network
