第一作者：Mallika T. Randeria
通訊作者：Ali Yazdani
通訊單位：普林斯頓大學
研究亮點：
直接觀測到量子霍爾谷系統中相互作用的多通道拓撲邊界態。
量子霍爾鐵磁體（QHFMs）是一類二維電子相，其具有自發破缺的自旋或贗自旋對稱性，且其波函數具有拓撲性質。對稱性和拓撲學是理解QHFMs的核心。
研究人員預測，兩個對稱性破缺的不同QHFM相之間的疇壁存在無隙一維態——即，在此類界面處由于潛在電子波函數的拓撲變化而新出現的量子通道。
雖然在不同材料中已經鑒別出各類QHFMs，其疇壁處相互作用的電子態并未探測。
有鑒于此，普林斯頓大學Ali Yazdani等人采用掃描隧道顯微鏡，直接觀察了Bi表面具有不同谷極化（即，在電子結構中占據能量相同但量子力學上具有差異性的能谷）的QHFM相之間疇壁處邊界態的自發形成。
（相互作用的多通道邊界態）
光譜學表明，這些電子態出現在拓撲能隙內，隨著谷極化轉變穿越疇壁而閉合/開放。通過改變能谷的特點和疇壁處電子態的數目，作者采用了不同的方案，使得谷極化通道為金屬性，或者具有光學帶隙。
這種行為是庫侖相互作用受能谷特點影響的結果，后者決定拓撲態電子能否背散射，從而使這些通道成為一類獨特的相互作用的一維量子線。
總之，QHFM疇壁能在不同類別的二維材料中實現，為探索這些量子線中豐富的相互作用相區域提供了機會。
Randeria M T, Agarwal K, Feldman B E, et al. Interacting multi-channel topological boundary modes in a quantum Hall valley system.Nature, 2019.
DOI: 10.1038/s41586-019-0913-0
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0913-0#article-info
