9月5日消息，ScienceDaily报道，一项发表于Nature Communications的研究在三维拓扑绝缘体锆五碲化物（ZrTe5）中揭示了反常形式的量子振荡行为：电子在温度变化下的响应方式超出预期，提示拓扑绝缘体不仅支持电荷输运，还可能输运电子自旋这一基本自由度。

研究由圣保罗大学（USP）主导，合作机构包括美国Los Alamos国家实验室、华盛顿大学等。第一作者Cauê Kaufmann Ribeiro在USP攻读博士期间，于Los Alamos的国家强磁场实验室完成大部分实验工作，方法为强磁场下的电输运测量。

物理背景方面，电子在磁场中能量只能取Landau能级等离散值；在极纯金属中，这些能级反复穿越费米能级，会在电阻上产生Shubnikov-de Haas量子振荡。而本次在ZrTe5中观察到的振荡形态无法用常规图像完整解释。ZrTe5的特殊价值在于它处在不同拓扑相的边界附近——温度、形变、成分或磁场的微小变化即可显著改变其电子态，因而被视为研究拓扑相变的模型材料。USP教授Larrea指出，这项工作扩展了对“物质奇异相”中电子输运的认识。

对材料与器件产业而言，ZrTe5体系的拓扑与自旋输运特性是自旋电子学（spintronics）候选材料研究的一部分；发现拓扑绝缘体中的自旋相关输运通道，为低功耗电子器件提供了新的物理候选路径，虽然距离应用仍有距离。 （来源：ScienceDaily）