近日，威廉希尔williamhill物理系罗熙副教授课题组在非对称磁性外尔半金属研究领域取得进展。研究团队创新性地通过能带折叠理论研究非对称磁性外尔半金属与螺旋磁序耦合的关联物理效应，成功解释非对称磁性外尔半金属（如ReAlX材料，其中 Re代表稀土元素， X代表Si/Ge）中螺旋磁序相的反常磁阻现象。相关工作以研究论文形式发表于物理学权威期刊《物理评论B》（Phys. Rev. B, Accepted 20 August 2025），罗熙副教授为论文的第一作者。
图1: (a) 约化布里渊区中的非对称磁性外尔半金属能带图。（b）零温非对称磁性外尔半金属中铁磁序和螺旋序的相图
图2：（a）能态折叠后外尔半金属中手征磁性效应。（b）通常外尔半金属中手征磁性效应。反映出能带折叠对外尔半金属中磁阻有强烈压制效应。
诸如ReAlX等非对称磁性外尔半金属材料，为探索外尔费米子与非平庸磁构型之间的关联现象提供了独特平台。具体而言，本研究通过使用格点模型方法，通过Kondo耦合将外尔费米子与磁性构型相关联。研究发现，该体系存在铁磁态与关联嵌套螺旋态之间的量子相变和有限温度相变。与外尔费米子退耦的非关联螺旋磁体不同，这种关联螺旋磁体会诱导形成具有Kondo耦合依赖的能带嵌套的磁布里渊区，而非通常外尔半金属能带结构。通过研究具有嵌套外尔节点的传导电子在手征磁效应下产生的电流，可区分关联嵌套螺旋序与铁磁性——因为前者会显著抑制手征磁效应。这些新发现的性质除了解释ReAlX材料中的实验观测现象外，更为研究新一代高效低耗量子输运材料开辟了极具前景的研究方法，具有重要的科学意义和应用价值。
论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/89jl-7bj3
