对象几何图形指示其形状或其各部分之间的关系,你知道固体中的电子也有几何结构吗?在量子力学中,固体中的电子以周期性波的形式存在,因此周期电子态,即所谓的布洛赫态,可以通过指定其能量和与其波数成正比的晶体动量来表征。电子的能量和晶动量之间的关系称为固体能带结构。对于固体中的电子,布洛赫态的Berry曲率和量子度规起着几何学中物体曲率和距离的作用。
事实上,量子态的几何是各种物理现象背后的中心概念之一,从著名的Aharonov-Bohm效应,到新发展起来的物质拓扑相。例如,局域Berry曲率是导致反常霍尔输运的原因,而它在二维闭合流形上的积分给出了陈数,这是一个描述量子化霍尔电导率的整数。然而,与Berry曲率的物理学相比,人们对量子度规对物理现象的影响知之甚少,特别是在固体中,尽管有几项研究提出了与量子度规相关的物理观测值。
特别是在寻找可以观察到与量子度规相关物理性质的材料方面,还没有明确的指导方案。来自韩国首尔国立大学基础科学研究所(IBS)相关电子系统中心的杨伯荣教授和Rhim Jun-Won博士,以及韩国大田韩国原子能研究所Kim Kyoo博士的新研究表明:他们发现了一种通过施加磁场来测量固体中Bloch态量子距离的方法。更具体地说,研究人员研究了Kagome和棋盘格子中平带在磁场作用下的能谱,称为朗道能级谱。