深圳訊 近日，南方科技大學物理系、量子科學與工程研究院教授盧海舟團隊連續(xù)在《自然》子刊發(fā)表了關(guān)于“非線性霍爾效應(yīng)”的兩篇新論文。

第一篇題目為“Quantum theory of the nonlinear Hall effect”（非線性霍爾效應(yīng)的量子理論）發(fā)表于Nature Communications。該研究詳細闡述了研究團隊在非線性霍爾效應(yīng)的理論研究領(lǐng)域取得的重要進展。非線性霍爾效應(yīng)是一類新的霍爾效應(yīng)，可以在時間反演對稱的體系中存在并且對空間對稱性十分敏感，因此可以被用于探測與體系的空間對稱性破缺相關(guān)的相變行為，如鐵電、向列相變等。此外，非線性霍爾效應(yīng)測量十分方便。只要對現(xiàn)有的輸運測量方式稍作倍頻調(diào)整，就可以探索一大類二維和三維的拓撲和功能材料，因此將會是一個非常重要以及活躍的方向。現(xiàn)有的理解非線性霍爾效應(yīng)的理論工作基本都是基于現(xiàn)有半經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上通過將體系的輸運方程展開到電場高階來實現(xiàn)對非線性霍爾效應(yīng)的描述。然而，各種實驗事實表明非線性霍爾效應(yīng)本質(zhì)上是一種量子效應(yīng)，其主要機制無法被半經(jīng)典理論完全刻畫?；谫M曼圖形技術(shù)，研究團隊構(gòu)建了首個非線性霍爾效應(yīng)的量子理論，揭示了非線性霍爾效應(yīng)的量子本質(zhì)以及目前半經(jīng)典理論存在的不足，為未來的實驗以及理論工作提供了堅實的基礎(chǔ)。

圖1 時間反演對稱體系中非線性霍爾效應(yīng)對應(yīng)的費曼圖表示。

該論文的第一作者為南科大量子科學與工程研究院助理研究員杜宗正，通訊作者為盧海舟，合作者包括上海師范大學教授王春明、南科大物理系博士生孫海鵬以及北京大學講席教授、中國科學院院士謝心澄。南科大是論文第一單位。

第二篇為盧海舟團隊受邀為NatureReviewsPhysics撰寫的題為"Nonlinear Hall effects" (非線性霍爾效應(yīng))的綜述展望文章，該文章詳盡綜述、概括分析了近年來關(guān)于非線性霍爾效應(yīng)及其推廣的重要研究進展，闡述了目前存在的問題與挑戰(zhàn)，展望了未來的發(fā)展方向與可能應(yīng)用，為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了重要參考。

圖2：非線性霍爾效應(yīng)以及其推廣。

該論文的第一作者是杜宗正，通訊作者為盧海舟，合作者包括北京大學講席教授、中國科學院院士謝心澄。南科大是論文第一單位。

以上研究得到國家自然科學基金、廣東省普通高校創(chuàng)新團隊、深圳市科創(chuàng)委的資助。數(shù)值計算得到南科大科學與工程計算中心支持。（劉芳璐）