霍尔效应揭示了旋冰中隐藏的对称性

奥格斯堡大学的物理学家通过低温下的电学测量，成功地区分了磁化强度相似但旋转方向相反的手性有序。这与复杂磁体的基础研究以及磁性数据存储的可能应用有关。研究结果发表在《自然物理学》杂志上

电流和磁力直接相互关联：载流电缆产生圆形磁场，反之亦然，磁场使带电粒子垂直于电流和磁场方向偏转。后一种现象被称为“霍尔效应”，以纪念其发明者埃德温·霍尔

＜p＞霍尔效应用于探测金属的电学和磁学性质。“正常霍尔效应”使我们能够确定充电器载流子的浓度及其迁移率，而在磁体中出现了标记为“异常霍尔效应”的额外贡献

奥格斯堡大学物理研究所现在发现，反常的霍尔效应可能揭示了一种隐藏的对称性。实验物理教授Philipp Gegenwart解释道：“尽管磁化强度相等，但两种状态显示出明显不同的异常霍尔信号，这是一个令人惊讶和震惊的观察结果。”

右循环和左循环磁模式

研究是用磁性金属HoAgGe进行的，它具有四年前由Gegenwart教授的团队发现的特殊磁性。这种材料的特点是钬原子的原子电子自旋呈三角形

由于不可能同时实现每个三角形上的所有成对相互作用，因此出现了磁挫败态。它的特征是每个三角形有几个能量退化的构型，被称为戈薇旋冰。旋转位于共享三角形的边角，类似于编织的日本“戈薇”篮子。适用于水冰的类似规则决定了磁矩的可能配置

与普通磁体相比，戈薇自旋冰中的磁矩不是沿着一个方向排列的，而是服从复杂的手性模式，即具有不同的旋转感。它们是在低温下施加的磁场中产生的，并具有值为1/3和2/3的细分磁化平台。上图显示了其中两种具有相似能量和1/3饱和磁化强度的图案

数据存储的可能应用

奥格斯堡大学研究小组的研究系统地调查和分析了低温下的反常霍尔效应。令人惊讶的是，对于1/3磁化的两种模式，发现了不同的反常霍尔效应值，在上图的曲线图中可以看到红色和黑色曲线

数据建模揭示了一种潜在的独特隐藏对称性：将一种模式转换为另一种模式需要结合180°旋转和失真反转。散射出两种不同图案的传导电子导致其波函数的相位曲率不同，这导致反常霍尔效应的差异，尽管两种不同的图案具有相似的能量和磁化强度

更普遍地说，这一观察结果为测量磁阻金属中的反常霍尔效应以及通过电学测量揭示隐藏的对称性和状态提供了新的潜力。Gegenwart说：“对于最小原子尺度的永磁数据存储，这可能也很有趣。”。然而，这需要对这些模式的旋转感进行局部寻址和选择性切换