反常霍爾效應是匯聚態數學的核心領域之一，其研究起源于19世紀80年代早期英國約翰霍普金斯學院的EdwinH.Hall在鐵磁材料中的實驗發覺；此后的整個20世紀，反常霍爾效應的研究幾乎都集中在鐵磁材料中；近些年來，非共線反鐵磁材料中的反常霍爾效應也漸漸被理論和實驗所開掘，這包括一些具有復雜磁結構的非共面反鐵磁以及共面但非共線的反鐵磁材料體系等。但是，因為時空反演對稱性的保護，磁性材料中數目最多的一類材料——共線反鐵磁，常年以來被覺得不會呈現出反常霍爾效應。
近日理論研究表明，對于一些具有特定晶體對稱性的共線反鐵磁材料，非磁性原子的低對稱性排布可以打破時空反演對稱，因而促使共線反鐵磁中反常霍爾效應的存在成為可能。這樣一種由非磁性原子的低對稱性排布和共線反鐵磁序共同誘發的反常霍爾效應被稱之為晶體霍爾效應(Hall)[?etal.arXiv:1901.00445(2019);Sci.Adv.6,(2020)]。
11月7日反常霍爾效應，（《自然?電子學》）在線發表了上海民航航天學院材料科學與工程大學劉知琪院長課題組在共線反鐵磁材料中反常霍爾效應的實驗觀測研究。論文題為“AnHallin”(《交變磁極RuO2中的反常霍爾效應》)。工大材料大學博士生馮澤鑫和周曉榮，以及美國切沃學院Libor?博士為論文共同第一作者。論文合作者還有華東科技學院國家脈沖強磁場科學中心朱增偉院士和夏正才院士、德國波鴻學院Jairo院士、捷克科大學Tomá?院士等。工大材料大學劉知琪院士為論文通信作者。
在該項研究工作中反常霍爾效應，劉知琪院士課題組制備出了高濁度率的金紅石相RuO2共線反鐵磁外延單晶硅薄膜，通過結構、電輸運、磁輸運、磁性檢測等表征手段，并依托華東科技學院國家脈沖強磁場科學中心的大科學裝置，在此共線反鐵磁材料中實驗觀測到了很大的反常霍爾濁度率(圖1)。這項實驗工作協同前期理論研究，將反常霍爾材料體系拓展到了磁性材料中數目最為豐富的共線反鐵磁中，并將其起源拓展到了非磁性原子的排布對稱性上，因而有望在共線反鐵磁研究中迸發出更多新奇物態。
圖1：共線反鐵磁金屬氧化物RuO2薄膜中和Néel矢量L密切相關的晶體霍爾效應（L-AHE）。
該項研究得到了國家自然科學基金創新研究群體項目及面上項目等的支持。
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