（通讯员 许良才）5月12日，《物理评论B》（Physical Review B）以Rapid Communications形式在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心朱增伟教授题为《Co₂MnGa中的反常横向输运和室温下拓扑磁性材料中的a^A_ij/s^A_ij比率的普适行为》(Anomalous transverse response of Co₂MnGa and universality of the room-temperaturea a^A_ij/s^A_ij ratio across topological magnets)的论文。朱增伟教授、巴黎高等物理化工学院Kamran Behnia教授为论文共同通讯作者，中心博士生许良才为论文第一作者，博士生李小康、丁林超参与了相关工作，日本东京大学Satoru Nakatsuji教授提供了单晶样品。

材料中的电子在电场、温度梯度的作用下会沿着电场（温度梯度）的方向发生定向的移动，形成电流（热流）。在外磁场的作用下，电子会发生横向的偏转，产生霍尔效应（纵向电场作用下产生横向电压）、热霍尔效应（纵向温度梯度作用下产生横向温差）和能斯特效应（纵向温度梯度作用下产生横向电压）。Co₂MnGa作为拓扑铁磁体，具有很大的反常霍尔效应和反常能斯特效应，该研究验证了Co₂MnGa中霍尔效应和热霍尔效应满足反常横向魏德曼弗兰兹定律，并探讨了不同拓扑材料中反常能斯特效应和反常霍尔效应之间的普适关系。

不同拓扑磁性材料中反常热电系数与反常霍尔电导之间的关系

该团队首先研究了从室温到液氦温区的反常霍尔效应和反常的热霍尔效应，并且首次验证了反常的魏德曼弗兰兹定律在如此大的温度区间都是成立的，揭示了该材料中反常横向效应起源于动量空间的贝里曲率。随后，他们进一步研究了包括Mn₃X(X = Sn, Ge)、Co₃Sn₂S₂在内的不同拓扑磁性材料中反常热电系数a^A_ij和反常霍尔电导s^A_ij之间的关系。从图a可以看出，不同材料中，这两个系数之间的比率都随着温度的增加而增加，在室温附近都接近于k_B/e。当将该比率最大值时的a^A_ij和s^A_ij取出，从图b可以明显看出，尽管反常霍尔电导从8W^-1cm^-1变化到1000W^-1cm^-1，但是a^A_ij/s^A_ij一直在0.2k_B/e~k_B/e之间。由拓扑输运理论可得，反常霍尔电导反映了动量空间贝里曲率对所有占据态的平均，可以表示为费米波矢l_F的函数，而反常热电系数反映了动量空间所有电子态熵的平均，可以表示为热德布罗意波长L的函数，二者的比值可以近似为k_B/e<l_F²/L²>。当温度上升到室温附近，费米波矢与热德布罗意波长相当时，a^A_ij/s^A_ij接近k_B/e。这一结论也为寻找具有大能斯特效应的材料提供了思路。

近年来，朱增伟团队已在拓扑磁铁的反常横向输运研究上取得了一系列重要进展，包括非共线反铁磁Mn₃Ge中反常横向魏德曼弗兰兹定律研究(Sci.Adv.6, eaaz3522, 2020),自旋半金属Co₃Sn₂S₂中内禀反常能斯特效应研究（Phys. Rev. X 9, 041061，2019），非共线反铁磁Mn₃Sn中发现贝里曲率的费米面属性(Phys. Rev. Lett. 119, 056601, 2017)及其手性磁畴壁行为（Nat. Comms. 10, 3021, 2019）。

该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和国家留学基金委联合培养博士项目等支持。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.101.180404