平面内磁场揭示了先进材料中新的霍尔效应行为，改变了我们对电子输运的理解。
东京科学研究所的研究人员报告称，平面内磁场在EuCd₂Sb₂薄膜中诱导了异常的霍尔效应。通过研究这些场如何改变电子结构，研究小组发现了一个显著的平面内反常霍尔效应。这一发现为控制磁场中的电子输运开辟了新的途径，在磁传感器中具有潜在的应用前景。
霍尔效应是材料科学中的一个基本现象，当携带电流的材料受到磁场的作用时，就会产生垂直于电流和磁场的电压。虽然霍尔效应在平面外磁场下的材料中得到了广泛的研究，但平面内磁场的影响却相对较少受到关注。
近年来，由于平面内磁场具有解锁新材料行为的潜力，特别是在其电子能带结构中具有奇点的材料中，例如EuCd₂Sb₂，因此引起了越来越多的兴趣。
在此背景下，东京科学研究所（Science Tokyo）和RIKEN紧急物质科学中心（CEMS）的研究小组，由内田正明副教授领导，研究了平面内磁场如何诱导EuCd₂Sb₂薄膜中的异常霍尔效应。他们的研究发表在2024年12月3日的《物理评论快报》上，揭示了这些电场是如何引起电子能带结构的独特变化的。
内田解释说：“我们的发现强调了一种操纵磁性材料中霍尔效应的新方法。这为未来依赖于精确磁场测量（如磁传感）的技术开辟了令人兴奋的可能性。”
对称性和轨道磁化
该团队的研究表明，平面内磁场会导致EuCd₂Sb₂薄膜中出现明显的异常霍尔效应。这种效应随着平面内磁场的旋转而改变其符号，表现出平面内磁场旋转的明显三重对称性。
此外，该研究表明，这些效应与电子能带结构中奇点的异常平面外位移有关。这种转变对应于轨道磁化的表现，轨道磁化是电子波包的旋转运动，用现代术语表示为固体中的量子几何张量。这一发现加深了我们对平面内磁场如何改变材料内部结构的理解。
研究人员还发现，即使磁场角度的微小调整也会导致平面内异常霍尔效应的显著变化。这种方向依赖性进一步突出了材料的多功能性，及其在需要沿着特定方向精确测量磁场的技术中的应用潜力。
内田总结说：“目前的工作不仅预示着轨道磁化实验研究的突破，而且还刺激了未来应用的材料开发，彻底改变了霍尔效应的概念。”
总的来说，这项研究加深了我们对平面内磁场如何影响先进材料（如EuCd₂Sb₂）电子性能的理解，使我们更接近为未来技术开发具有定制磁输运特性的材料。
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