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科学家首次在磁光谱中观测到手性朗道能级

2018-05-14 10:39:44 来源:中国科学报

  复旦大学物理学系教授修发贤课题组首次在外尔半金属砷化铌中探测到手性朗道能级。相关研究成果近日在线发表于《自然—通讯》。
  磁光谱的实验手段和高质量的砷化铌晶体给观察外尔半金属朗道能级提供了可能。研究结果表明,该体系中存在一种朗道能级,它与所有已知的朗道能级所导致的光学特征完全不同。在拓扑半金属中所找到的朗道能级共同点是光学跃迁发生在零动量点,因此,跃迁频率只与朗道能级在零动量的间隔相关。然而,在外尔半金属砷化铌中,光谱上的共振特征显示,光学跃迁来自于非零动量处,并且跃迁频率随费米面的不同也表现出强烈的变化。
  由于外尔半金属的手性朗道能级在磁场方向是线性色散的,光学跃迁有可能发生在非零动量处。此时,对应的跃迁频率也将明显受到费米面的影响。对于已进入和未进入量子极限的两个外尔点,允许的光学跃迁数目将完全不同。磁光谱中的诸多证据都清楚地证明了砷化铌中存在着独特的手性朗道能级。
  专家表示,这一结果为外尔半金属中的手性磁效应提供了坚实的基础,也为区分手性磁效应和其他非本征效应提供了有力的判断依据。手性能级的发现展现了外尔半金属对外场的特殊响应,更重要的是显示了外尔半金属的新奇光物质相互作用,这将在光学方面有广泛的应用,也进一步拓展了外尔半金属的器件应用前景。

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