SrCo 异常霍尔效应的场和温度依赖性6O11.图片来源：npj Quantum Materials （2024）。DOI： 10.1038/s41535-024-00653-3

筑波大学的一个研究小组发现，磁性材料中电子自旋的波动在相变过程中触发了巨大的异常霍尔效应，称为魔鬼阶梯磁跃迁。

这一发现对于磁热电转换（一种环保发电技术）的发展至关重要，有可能导致新型热电转换材料的开发。该研究发表在npj Quantum Materials上。

这里有一些背景：当电流在磁场中流过金属样品时，它会受到洛伦兹力。这种力会产生垂直于磁场和电流的电压，这种现象称为霍尔效应。

在磁性金属中，类似的现象（称为异常霍尔效应）可能独立于外部磁场而发生，特别是在电子自旋排列的铁磁材料中。一般来说，这种排列——以及异常的霍尔效应——只在低于一定温度（称为磁跃迁温度）时才会显现出来。高于这个温度，自旋变得无序，导致异常霍尔效应几乎消失。

尽管理论上，当自旋被外部磁场对齐时，异常霍尔效应可能发生在磁跃迁温度以上，但它通常非常微弱。

在这项研究中，研究人员观察到磁性材料SrCo在超过磁转变温度的温度下存在较大的异常霍尔效应6O11，它表现出一种独特的磁跃迁现象，称为“自旋波动魔鬼阶梯”。

值得注意的是，异常霍尔效应（或异常霍尔角）的幅度是磁性氧化物记录的最大值之一。研究表明，这种显着效应可能源于传导电子的强烈散射，这是由于一种称为自旋翻转涨落的特定类型的自旋涨落引起的。

这种巨大的异常霍尔效应对磁热电转换原理具有重要意义。本研究结果为该技术材料的设计提供了新的原则，可能对新型热电转换材料的开发产生重大影响。

更多信息：Naoki Abe 等人，自旋波动魔鬼楼梯中的大异常霍尔效应，npj Quantum Materials （2024）。DOI： 10.1038/s41535-024-00653-3