Kohn异常：异国情调的现象可能导致新的量子器件

图描绘了在普通金属（左侧）中产生kohn异常的不同条件，与称为Weyl半型（在右侧）的材料。垂直轴显示能量，而水平轴是动量空间。在传统的金属中，当声子（Q）链接称为费米表面的属性的两个部分时，可以发生Kohn异常，这是蓝色的。在Weyl Semimetal中，当声子链接两个单独的Weyl点（KW1-kW2）时出现Kohn异常。

叫做Kohn异常的异国情调的国家可以为什么有些材料具有他们所做的电子性质的线索。

在MIT和其他地方的研究人员中首次在意外类型的材料中首次发现了称为Kohn异常的异国物理现象。他们说，该发现可以对某些基本流程提供新的见解，帮助确定为什么金属和其他材料显示出今天的大部分技术的复杂电子特性。

电子方式与声子相互作用的方式 - 基本上是通过晶体材料的振动 - 确定在许多电子设备中发生的物理过程。这些相互作用影响金属抗蚀剂电流的方式，一些材料突然变为超导体的温度，以及量子计算机中的较低温度要求，其中许多其他工艺。

但是电子 - 声子相互作用难以详细研究，因为它们通常非常弱。新的研究发现了一种新的，更强烈的异常电子 - 声子互动：研究人员诱导了一个Kohn异常，以前认为只存在于称为拓扑毒性半决的异国物质中的金属。他们说，该发现可以帮助揭示电子和声子之间复杂相互作用的重要方面。

本周新发现是本周在集时审查信件中描述的，在一篇文物学审查信函中，在纳吉森和尼娜Andrejevic，Postdoc Ricardo Pablo-pedro，研究科学家Fei Han，Mingda Li教授和14人在麻省理工学院和其他几所大学和国家实验室。

Kohn异常，首先在20世纪50年代发现了物理学家沃尔特·科恩，反映了一个突然的变化，有时被描述为一种扭结或蠕虫，在描述称为电子响应函数的物理参数的图表中。在否则平滑的曲线中的这种不连续反映了屏蔽声子的电子能力的突然变化。这可以引起电子通过材料的传播中的不稳定性，并且可以导致许多新的电子特性。

在某些金属之前和其他高电导电材料（如石墨烯）之前已经观察到这些异常，但在“拓扑材料”之前从未见过或预测，其电行为对扰动具有鲁棒性。在这种情况下，发现一种典型的拓扑材料，特异性钽磷，能够表现出这种不寻常的异常。与传统金属不同，其中称为费米表面的性质驱动Kohn异常的形成，在这种材料中，Weylp点用作驱动力。

因为电子 - 声子耦合在一直到处都是到处都是，它们可以是微妙的物理系统中的扰动的主要来源，例如用于表示量子计算机中的数据的诸如此类。测量这些相互作用的强度，这是了解如何保护这种基于量子技术的关键，这一直很困难，但这种新发现李说，提供了一种制作此类测量的方法。“Kohn异常可用于量化电子 - 声子耦合的强度，”他说。

为了衡量互动，团队在三个国家实验室使用先进的中子和X射线散射探针 - 奥克纳国家实验室，橡树岭国家实验室和国家标准与技术研究所 - 探讨磷化物材料的行为。“我们预测，刚刚基于纯粹理论的材料中有一个Kohn异常，”李解释说，使用他们的计算，“我们可以指导实验到我们想要寻找现象的点，我们看到了一个非常好的理论与实验之间的协议。“

Martin Greven于未参与这项研究的明尼苏达大学物理学教授说，这项工作“具有令人印象深刻的广度和深度，遍布复杂的理论和散射实验。它在凝聚态物理学中打破了新的地面，因为它建立了一种新的kohn异常。“

研究人员说，更好地理解电子 - 声子联轴器可以帮助利用作为更好的高温超导体或容错量子计算机开发这种材料的方式。该新工具可用于探测材料特性，以寻找在更高温度下保持相对不受影响的材料。

布伦特·富尔兹是一名材料科学教授，也在加州的应用程序，也没有参与这项工作，补充说“也许这些效果将有助于具有新的热或电子特性的材料的发展，但由于它们是如此新的，我们需要时间考虑他们能做什么。“

本文的领先作者Nguyen表示，他认为这项工作有助于证明在拓扑材料的行为中有时被忽视的声子的重要性。这些材料电性能与散装材料不同的材料是当前研究的热区域。“我认为这可能导致我们进一步了解将使这些材料归咎于未来许多承诺的流程，”汉族和汉族兼上纸上的联合主导作者说。

“虽然众所周知，但是存在电子源相互作用，但这些相互作用的实验预测和观察非常罕见，”赖斯大学的物理学和天文学教授说，米饭大学的彭城·彭教授也没有参与这项工作。他说，这些结果“提供了良好的展示了组合理论和实验的力量，作为扩大我们对这些异国材料的理解的一种方式。”

参考：“拓扑奇异性诱导手性kohn异常在韦斯半决赛中”到阮nguyen，fei han，nina和rejevic，ricardo pablo-pedro，anuj apte，yoichiro tsurimaki，zhiwei ding，kunyan zhang，ahmet alatas，ercan大alp，songxue chi，songxue chi， Jaime Fernandez-Baca，Masaaki Matsuda，David Alan Tennant，Yang Zhao，Zhijun Xu，Jeffrey W. Lynn，Shengxi Huang和Mingda Li，6月11日2020年6月11日，物理评论信件.DOI：
10.1103 / physrevlett.124.236401

该团队包括伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州阿尔尼国家实验室的研究人员，田纳西州的田纳西州田纳西州田纳西州，马里兰州国家大学和马里兰大学。该研究得到了美国国家科学基金会，美国国防高级研究项目机构和美国能源部。