科學(xué)家首次在磁光譜中觀測到手性朗道能級

　　復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授修發(fā)賢課題組首次在外爾半金屬砷化鈮中探測到手性朗道能級。相關(guān)研究成果于2018年在線發(fā)表于《自然—通訊》。

　　磁光譜的實(shí)驗(yàn)手段和高質(zhì)量的砷化鈮晶體給觀察外爾半金屬朗道能級提供了可能。研究結(jié)果表明，該體系中存在一種朗道能級，它與所有已知的朗道能級所導(dǎo)致的光學(xué)特征完全不同。在拓?fù)浒虢饘僦兴业降睦实滥芗壒餐c(diǎn)是光學(xué)躍遷發(fā)生在零動量點(diǎn)，因此，躍遷頻率只與朗道能級在零動量的間隔相關(guān)。然而，在外爾半金屬砷化鈮中，光譜上的共振特征顯示，光學(xué)躍遷來自于非零動量處，并且躍遷頻率隨費(fèi)米面的不同也表現(xiàn)出強(qiáng)烈的變化。

　　由于外爾半金屬的手性朗道能級在磁場方向是線性色散的，光學(xué)躍遷有可能發(fā)生在非零動量處。此時(shí)，對應(yīng)的躍遷頻率也將明顯受到費(fèi)米面的影響。對于已進(jìn)入和未進(jìn)入量子極限的兩個(gè)外爾點(diǎn)，允許的光學(xué)躍遷數(shù)目將完全不同。磁光譜中的諸多證據(jù)都清楚地證明了砷化鈮中存在著獨(dú)特的手性朗道能級。

　　專家表示，這一結(jié)果為外爾半金屬中的手性磁效應(yīng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為區(qū)分手性磁效應(yīng)和其他非本征效應(yīng)提供了有力的判斷依據(jù)。手性能級的發(fā)現(xiàn)展現(xiàn)了外爾半金屬對外場的特殊響應(yīng)，更重要的是顯示了外爾半金屬的新奇光物質(zhì)相互作用，這將在光學(xué)方面有廣泛的應(yīng)用，也進(jìn)一步拓展了外爾半金屬的器件應(yīng)用前景。