トポロジカル超伝導：α-RuCl₃のフォノンホール粘性と固有の熱ホール効果

熱ホール効果は、多様な磁性絶縁体で観測されてきたが、その起源については依然として議論が続いている。この効果は、一部の研究では、ベリー曲率を持つ熱キャリアなどの内因的な機構に起因するとされているものの、他の研究では、結晶欠陥により散乱される熱キャリアなどの外因的な機構が提唱されている。また、熱キャリアの正体さえも分かっておらず、マグノン、フォノン、分数スピン励起がいずれも提唱されている。これらの問題を解決することは、量子スピン液体の研究、特に量子化された熱ホール効果がマヨラナエッジモードに起因するとされてきたα-RuCl₃については不可欠である。今回我々は、音響ファラデー効果の超音波測定を使用して、α-RuCl₃中のフォノンが、フォノンの偏波を回転させてフォノン熱流を偏向させる非散逸性粘性である、ホール粘性を持つことを実証する。そして我々は、フォノンホール粘性が内因的な熱ホール効果を生成し、これがα-RuCl₃で測定された熱ホール効果の相当部分を定量的に説明することを示す。つまり、α-RuCl₃における熱ホール効果はフォノンによるものであり、内因的なものということになる。より広範には、我々は、音響ファラデー効果がフォノンホール粘性とそれに付随するフォノンベリー曲率を検出する強力なツールであることを実証しており、従来の実験では捉えられなかったエキゾチックな物質状態を解明し、研究するための新たな手法を提供する。

目次へ戻る