物理学家在CeRu₄Sn₆中发现“不可能”的拓扑相

在接近绝对零度的实验室温度下，CeRu₄Sn₆晶体中的电子表现得仿佛无视了此前的一切规则。一个国际研究小组在那里记录到了一种拓扑半金属相——这种状态此前被认为与量子临界状态不相容。

当材料处于相变边界时，就会出现量子临界性。电子不再以寻常粒子的形式存在，而是由类似汹涌波涛的集体涨落来描述。此前人们认为，在这样的“海洋”中，电子态的稳定拓扑结构根本无法存活。

实验推翻了这一看法。科学家将CeRu₄Sn₆样品冷却到几乎为零，并让电流通过其中。在没有任何外部磁场的情况下，出现了反常霍尔效应——载流子向一侧偏转。这一效应直接证明了该状态的拓扑本质。

莱斯大学的物理学家Kimiyao Si指出：强烈的量子涨落不会破坏拓扑，反而有助于其形成并稳固下来。最大的拓扑响应恰恰出现在电子不稳定性最高的地方。

这一发现为兼具对外部作用敏感与量子性质稳定的新材料开辟了道路。此类化合物或可用于量子计算机、精密传感器和节能电子器件。

研究人员目前正在检验其他化合物中是否也存在类似的相。