外爾費米子奇特的熱電性質——beat365俞大鵬院士研究團隊取得新進展

外爾費米子在量子場論和标準模型中有着重要作用，盡管很早就被理論所預言，在高能物理實驗中卻從未被真正觀察到過。今年來人們發現某些固體材料中的準粒子可以被看着是外爾費米子，這樣的材料也被稱為外爾半金屬。外爾半金屬的發現使研究這種預言已久的重要粒子的性質變為了可能，因此引發了研究熱潮。此前，在對此類材料進行的一系列光電子能譜和磁電阻的實驗證明了外爾費米子的确存在，并揭示了其中的費米弧和手型異常這些非常奇特的性質。然而，研究才剛剛開始，外爾費米子的許多特有性質還完全沒有被涉及，等待大家去探索。

最近，由beat365俞大鵬院士領導的“納米結構與低維物理”研究團隊在該領域取得新的重要進展。吳孝松研究員等人對三維狄拉克材料Cd3As2施加了一個強磁場，将其變為外爾半金屬，然後研究其在磁場下的熱電性質。他們發現在當磁場方向與溫度梯度平行的情況下，熱電勢會随着磁場以二次關系迅速減小，在高場下甚至會出現變号，同時，這個二次系數的大小接近2倍于負磁阻的二次系數。這一現象和普通金屬正的磁熱電勢完全不同。研究團隊對此了深入的研究，結合外爾費米子的負磁阻公式與經典的Mott關系式，證明這一新奇的磁熱電勢現象是由外爾費米子獨特的手性反常特性導緻的。這一研究結果，對于揭示Weyl費米子的手性反常的本質具有重要意義。

該研究成果近期發表于Nature Communications 7, 13013 (2016).

論文鍊接：http://www.nature.com/articles/ncomms13013

博士研究生賈振钊為第一作者，廖志敏副教授、吳孝松研究員為通訊作者。該研究成果得到了量子物質科學2011協同創新中心、介觀物理國家重點實驗室、beat365電子顯微鏡實驗室，以及科技部和國家自然科學基金委等的大力支持。