Schematisk över en enda uppsättning bandinteraktioner, där E är bandenergin och EF Fermienergin. En förändring i kiralitet eller magnetisering skulle orsaka en förändring i den anomala Hall-konduktiviteten. Schematisk över flera uppsättningar av bandinteraktioner, där E är bandenergin och EF Fermienergin. Jämförelse av off-stökiometrisk CrPt3 med elementära metaller och magnetiska Weyl Semimetaller. Kredit:MPI CPfS
Den elektroniska strukturen hos metalliska material bestämmer beteendet för elektrontransport. Magnetiska Weyl-halvmetaller har en unik topologisk elektronisk struktur - elektronens rörelse är dynamiskt kopplad till dess spinn. Dessa Weyl-halvmetaller har kommit att bli de mest spännande kvantmaterialen som tillåter avledningsfri transport, lågeffektdrift, och exotiska topologiska fält som kan accelerera elektronernas rörelse i nya riktningar. Föreningarna Co 3 Sn 2 S 2 och Co 2 MnGa, nyligen upptäckt av Felser-gruppen, har visat några av de mest framträdande effekterna på grund av en uppsättning av två topologiska band.
Forskare vid Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids i Dresden, University of South Florida i USA, och medarbetare har upptäckt en ny mekanism i magnetiska föreningar som kopplar ihop flera topologiska band. Kopplingen kan avsevärt förstärka effekterna av kvantfenomen. En sådan effekt är den anomala Hall-effekten som uppstår med spontana symmetribrytande tidsomkastningsfält som orsakar en tväracceleration till elektronströmmar. Effekterna observerade och förutspådda i enkristaller av Co 3 Sn 2 S 2 och Co 2 MnGa visar en betydande ökning jämfört med konventionella magneter.
I den aktuella publikationen, forskarna undersökte föreningarna XPt 3 , där de förutspådde en anomal Hall-effekt nästan dubbelt så stor som de tidigare föreningarna. Den stora effekten beror på uppsättningar av intrasslade topologiska band med samma kiralitet som synergistiskt accelererar laddade partiklar. Intressant, kiraliteten hos banden kopplas till magnetiseringsriktningen och bestämmer riktningen för accelerationen av de laddade partiklarna. Denna kiralitet kan ändras genom kemisk substitution. De teoretiska resultaten av CrPt 3 visa maximal effekt, där MnPt3 signifikant minskade effekten på grund av förändringen i ordningen för de kirala banden.
Avancerade tunna filmer av CrPt 3 odlades vid Max Planck Institute. Forskarna fann i olika filmer en orörd anomal Hall-effekt, robust mot oordning och temperaturvariationer. Resultatet är en stark indikation på att den topologiska karaktären dominerar även vid ändliga temperaturer. Resultaten visar sig vara nära dubbelt så stora som alla inneboende effekter mätt i tunna filmer. Fördelen med tunna filmer är att det är lätt att integrera i kvantenheter med ett samspel av andra friheter, såsom avgift, snurra, och värme. XPt 3 filmer visar möjlig användning för Hall-sensorer, laddning-till-snurr-konvertering i elektroniska enheter, och laddning-till-värme-omvandling i termoelektriska enheter med ett så starkt svar.
