科學(xué)家首次在磁光譜中觀(guān)測到手性朗道能級

　　復旦大學(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(xiàn)發(fā)表于《自然—通訊》。

　　磁光譜的實(shí)驗手段和高質(zhì)量的砷化鈮晶體給觀(guān)察外爾半金屬朗道能級提供了可能。研究結果表明，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致的光學(xué)特征完全不同。在拓撲半金屬中所找到的朗道能級共同點(diǎn)是光學(xué)躍遷發(fā)生在零動(dòng)量點(diǎn)，因此，躍遷頻率只與朗道能級在零動(dòng)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(lái)自于非零動(dòng)量處，并且躍遷頻率隨費米面的不同也表現出強烈的變化。

　　由于外爾半金屬的手性朗道能級在磁場(chǎng)方向是線(xiàn)性色散的，光學(xué)躍遷有可能發(fā)生在非零動(dòng)量處。此時(shí)，對應的躍遷頻率也將明顯受到費米面的影響。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)躍遷數目將完全不同。磁光譜中的諸多證據都清楚地證明了砷化鈮中存在著(zhù)獨特的手性朗道能級。

　　專(zhuān)家表示，這一結果為外爾半金屬中的手性磁效應提供了堅實(shí)的基礎，也為區分手性磁效應和其他非本征效應提供了有力的判斷依據。手性能級的發(fā)現展現了外爾半金屬對外場(chǎng)的特殊響應，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)方面有廣泛的應用，也進(jìn)一步拓展了外爾半金屬的器件應用前景。