交变磁性$Z^3$节点网金属中的准一维自旋输运

在三维空间中，准一维（Q1D）输运传统上与具有 Q1D 链结构的系统相关联。在此，基于第一性原理计算，我们超越了这一理解，表明 Q1D 输运也可以在某些三维（3D）交变磁性（AM）金属中实现，这些金属在动量空间具有拓扑节点网，但在实空间中缺乏 Q1D 链结构，包括现有化合物$\beta$-Fe$_2$(PO$_4$)O、Co$_2$(PO$_4$)O 和 LiTi$_2$O$_4$。这些材料表现出 AM 基态，并在费米能级附近的每个自旋通道中具有理想的交叉$Z^3$外尔节点线，由三条贯穿整个布里渊区的直线和平坦节点线形成。这些节点线最终导致 AM $Z^3$节点网。令人惊讶的是，在这些拓扑节点网金属中，上自旋通道的电子电导率$\sigma_{xx}$比$\sigma_{yy}$和$\sigma_{zz}$大数十倍，而下自旋通道中$\sigma_{yy}$主导输运。这表明每个自旋通道具有独特的 Q1D 输运特征，且两个自旋通道的主运动方向正交，从而导致 Q1D 方向依赖性自旋输运。这种新颖现象在常规 3D 体材料和 Q1D 链材料中均无法发现。特别是，随着费米能量远离节点网，Q1D 自旋输运逐渐消失，进一步证实了其拓扑起源。我们的工作不仅增强了对交变磁体中拓扑物理的理解，也为拓扑自旋电子学的探索开辟了新方向。