陈钢课题组在《Physics Reports》发表量子磁体热霍尔效应的长篇综述

      量材材料科学中心陈钢课题组应东京大学应用物理系Naoto Nagaosa教授之邀请撰写了关于热霍尔输运的长篇综述工作,并以”量子磁体中的热霍尔效应”( Thermal Hall effects in quantum magnets)为题发表在国际期刊《Physics Reports》上。文中不仅总结了强关联量子磁性体系中目前已知的几乎所有的本征激发诱导的热霍尔输运物理机制,也探讨了大量量子物态的层展性质、代表性的相互作用模型以及大量的复杂量子材料体系,同时探讨了相关的实验行为。因此,该综述可以作为相关实验和理论人员了解该领域发展的参考文章。

      该综述文章首先探讨了有序态中的magnon的热霍尔效应起源以及相关的对称分析,指出magnon热霍尔效应和拓扑magnon之间的关系,分析了magnon热霍尔效应以及magnon陈数和自旋手性的内在关系。文章继续探讨了Dimerized磁体(包括熟知的Sutherland-Shastry lattice体系)的triplon激发的拓扑能带以及能带Berry曲率的问题,解释triplon如何诱导出非平庸的Berry曲率分布。文章进而把Dimerized磁体推广延伸至一大类具有类似局域Hilbert空间的体系,含自旋轨道耦合单态的exciton热霍尔效应以及cluster Mott insulator, Multiflavor Mott insulator等体系,把triplon激发的概念在更广阔的体系中得以呈现。综述文章亦使用大量的篇幅探讨各种量子自旋液体系统的热霍尔输运的起源,对Z2自旋液体、U(1)自旋液体以及著名的Kitaev自旋液体及材料做了详尽的分析。对于热霍尔输运信号和系统内禀拓扑相变的关系,综述文章特地辟出一个部分加以讨论。

      该综述文章使用了大量的理论技术,包含传统的线性自旋波理论、能带拓扑、自旋玻色子理论、Schwinger部分子理论、隶费米子理论、有效场论、晶格规范理论、电磁对偶理论、严格可解模型、Z2自旋液体理论、U(1)自旋液体理论等等,所以也可以作为研究生们学习了解相关物理体系的理论工具的参考文章。

      综述文章由陈钢教授带领课题组博士后张啸天(已出站)和研究生高永豪(已毕业)联合撰写。张啸天士与高永豪为共同一作,陈钢教授为通讯作者。该工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、量子物质科学协同创新中心、中央高校基本科研等基金的支持。

      论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157324001194