理想外尔半金属首次合成

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一个国际科研团队取得突破性进展，成功合成了理想的外尔半金属，解决了困扰量子材料领域长达十年的难题。这项研究成果已发表在《自然》杂志上。

外尔费米子是晶体中电子集体量子激发产生的，理论预测其拥有奇特的电磁特性，备受全球科学家关注。

然而，过去十年对数千种晶体的研究表明，大多数外尔半金属的导电性主要源于非拓扑电子，掩盖了外尔费米子的特性。此次，研究团队成功合成了一种仅含有一对外尔费米子且无无关电子态的金属材料。

研究团队巧妙地利用拓扑半导体设计合成外尔半金属。这一策略最早于2011年提出，但之后长期未被重视。

半导体具有窄带隙，可在绝缘态和导电态之间转换，是商用晶体管的基础。半金属可视为带隙为零的极限半导体，处于绝缘体和金属之间的临界状态，在自然界中极其罕见。石墨烯是其中最著名的例子，广泛应用于莫尔物理学和柔性电子学领域。

本研究采用碲化铋拓扑半导体为原料，通过精准控制化学成分，用铬替代部分铋，合成了(Cr,Bi)2Te3。该材料中巨大的反常霍尔效应引起了研究团队的注意，这预示着超越拓扑半导体的全新物理现象。

(Cr,Bi)2Te3独特的简单电子结构，使研究团队能够利用精确理论模型对实验结果进行定量解释，并据此推断出巨大反常霍尔效应是由材料内部新出现的外尔费米子引起的。 这与以往的外尔半金属研究有显著不同。

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