如果你学过关于导体和绝缘体|《自然》：中外科学家在二维拓扑轴子反铁磁体中发现了层霍尔效应如果你学过关于导体和绝缘体

如果你学过关于导体和绝缘体，可能看到过下面的一种简化图，显示导体的重叠价带和导带，以及绝缘体的大带隙。

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拓扑绝缘体是一种绝缘体材料，但具有导电的表面，即表面的特性与本体材料不同，简单来说，它允许在绝缘体表面上导电。它的表面状态变得复杂，需要用量子力学来了解，其特点是材料表面存在一些特殊的量子态，这些量子态位于块体能带结构的带隙之中，从而允许导电。这些量子态可以用类似拓扑学中的拓扑序来表征。具体来说，大多数拓扑绝缘体的表面状态可以被磁性破坏，但它们不能被非磁性无序破坏。

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这种拓扑磁电现象的有趣特性在于与假设的基本粒子轴子和光子之间的耦合作用具有完全相同的形式，这种磁电现象通常被称为轴子电动力学（axionelectrodynamics）。
人类认知并使用铁磁体已经数千年，而反铁磁体是在1930年代才被发现。反铁磁体在大范围内，由于没有整体磁化，其行为似乎与任何非磁性材料一样。但在微观层面上，相反的自旋排列形成了丰富的内部结构。
反铁磁性是一种基本但迷人的磁序，一种内部磁性，但零净磁化强度使磁性在外部不可见。虽然丰富的内部磁结构并不表现为整体磁化，但它可以深刻地影响许多其他宏观特性，导致新的物理学。
自从通过一块磁石作为指南针以来，磁性就在基础研究和技术发展中发挥了核心作用。随着进入量子时代，现代凝聚态物质的一个重要前沿是寻找量子磁体，其中电子相关性、对称性破缺、Berry相等与磁性相互作用，导致传统磁性材料中不存在的奇异现象。
发表在这期《自然》杂志上的一篇重要论文中，一组中外科学家团队报告说，在由反铁磁碲化锰铋中发现了“层”霍尔效应，这一发现标志着一种备受追求的“拓扑轴子绝缘”（topologicalAxioninsulating ， TAI）状态。
科学家一直在努力寻找这种称为拓扑轴子绝缘”状态的证据，基于这种理论计算开发出了一些候选材料。轴子是1970年代为了解决CP守恒问题所提出的一个假想亚原子粒子。

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研究团队中包括来自中国、美国、日本、德国和印度的科学家们。论文题为：“二维拓扑轴子反铁磁体中的层霍尔效应” 。
在拓扑反铁磁体中，这种内部结构导致被称为Berry相的特性可以获得不同的空间纹理。以迈克尔·贝瑞（MichaelBerry）命名的Berry相是所谓的几何相，因为相位的值取决于“空间”本身和系统采用的轨迹。
该研究在反铁磁轴子绝缘体（偶数层、二维MnBi2Te4）中研究这种可能性，其中空间自由度对应于不同的层。研究人员观察到了一种霍尔效应，称为层霍尔效应，其中来自顶层和底层的电子自发地向相反方向偏转。具体来说，在零电场下，偶数层MnBi2Te4没有表现出异常霍尔效应，然而施加电场会导致出现层极化的异常霍尔效应。
这一层霍尔效应揭示了一个不寻常的层锁定Berry曲率，它用于表征轴子绝缘体状态。此外，还发现层锁定Berry曲率可以通过由电场和磁场矢量的点积形成的轴子场来操纵。
该研究结果提供了检测和操纵完全补偿拓扑反铁磁体的内部空间结构的新途径。层锁定的Berry曲率代表了通过层特定的摩尔纹势等效应实现Berry相空间应用的第一步。