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第227章 洗不掉的杂质(1/2)

徐辰没有说话,只是静静地盯著那条“完美”的曲线。

实验室里一片死寂,只有仪器运转的嗡嗡声。

“师兄,”徐辰突然开口,打破了沉默,“你刚才说,这个材料是反铁磁,所以宏观磁矩几乎为零,对吧”

“那肯定啊。”张乐阳有气无力地瘫在椅子上,隨手拿起一支笔在空中比划,“洛伦兹力嘛,f=qvb。没有磁矩提供內稟磁场b,电子凭什么转弯除非……”

“除非什么”徐辰追问道。

张乐阳苦笑一声:“除非电子自己『想』转弯。但这怎么可能n?sn是反铁磁体,磁矩抵消了,空间反演对称性虽然破缺了,但宏观上它就是个『磁性哑巴』。电子在里面跑,理论上应该像在高速公路上走直线才对。”

“走直线”徐辰敏锐地抓住了这个词,嘴角微微上扬,“师兄,如果高速公路本身就是弯的呢”

张乐阳愣了一下:“什么意思你是说晶格畸变”

“不,是更本质的东西。”

徐辰拿起笔,在草稿纸上画了一个倒空间的示意图,一边画一边说道:“师兄,你还记得这几年数学物理界很火的那个概念吗贝里曲率,记作Ω。”

张乐阳眉头紧锁,思索道:“听说过,那是拓扑物理里的概念,描述的是波函数在参数空间演化时的几何相位……等等!”

张乐阳猛地坐直了身体,眼睛瞪大:“你的意思是,把倒空间看作一个流形”

“没错。”徐辰点了点头,笔尖在纸上飞快地写下了一个修正后的公式:

rxy∝+∫Ωdkr_{xy}propto+togadkrxy∝+∫Ωdk

他指著那个多出来的积分项,语气平静却充满力量:

“经典物理只看到了第一项。当趋近於零时,大家就觉得霍尔效应也该消失。但是,如果第二项——这个纯几何的积分项,它不仅不为零,反而很大呢”

张乐阳盯著那个公式,呼吸开始急促起来,作为物理博士的直觉被瞬间唤醒:“你是说……虚磁场虽然没有实体的磁矩,但电子在倒空间运动时,感受到了由晶体几何结构產生的『等效磁场』”

“对。”徐辰指著墙上的晶体结构图,“你们这个材料,空间群p63/c,虽然是反铁磁,但它的磁结构破坏了时间反演对称性。在倒空间里,这种特殊的对称性破缺,极有可能会让能带结构发生剧烈的扭曲。”

徐辰手中的笔尖重重地点在纸上:

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“简单说:不需要有铁(磁矩),只要空间的几何结构(Ω)扭曲得够厉害,电子照样会跑出弧线,產生巨大的霍尔电压。”

“这叫……拓扑霍尔效应。”

……

张乐阳听得目瞪口呆。“拓扑……霍尔效应”他喃喃自语,“可是,这通常只在那些极端的拓扑材料里才有啊,我们这个……”

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