镜像势态中类单极子拓扑磁电效应的证据
材料科学
2026-05-08 v2
摘要
磁单极子是表现为孤立磁荷的假想粒子，早已被超越标准模型的理论所预测，但在实验探测中仍难以捉摸。随后，Xiaoliang Qi 等人提出，可以通过在拓扑绝缘体与真空的界面处引入有源电场，在实空间中构造磁单极子 [Science 323, 1184 (2009)]。在这里，我们利用处于场发射模式的扫描隧道显微镜，在高阶拓扑绝缘体 Bi(111) 表面实现了有源电场几何结构，并观察到镜像势态（IPS）的异常劈裂。通过调节衬底的介电性质和薄膜厚度，我们认为 IPS 的峰劈裂与径向有源电场和拓扑表面态有关。结合唯象分析，这种峰劈裂可归因于类单极子拓扑磁电响应的等效磁场。这项工作确立了场发射 IPS 能谱学作为一个敏感平台，可用于产生有源电场并探测拓扑表面上由此产生的镜像磁单极子。
引用
@article{arxiv.2509.24648,
title = {Evidence for monopole-like topological magnetoelectric effect in image potential states},
author = {Yang Zhan and Huaiyu Zhang and Yu Wang and Chenmin Liu and Jian-Qiang Zhong and Yeliang Wang and Hong-Jun Gao and Yi-Qi Zhang and Baojie Feng and Peng Cheng and Lan Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.24648},
year = {2026}
}