近日，物电学院李印威教授课题组青年教师周小东博士与北京理工大学冯万祥教授、姚裕贵教授等人合作，在反铁磁量子输运研究中取得重要进展，相关研究成果以“Spin-Chirality-Driven Quantum Anomalous and Quantum Topological Hall Effects in Chiral Magnets”为题，发表在国际知名期刊Nano Letters上。江苏师范大学为第一署名单位，周小东博士为第一作者，李印威教授与北京理工大学冯万祥教授为通讯作者，该项工作得到了北京理工大学姚裕贵教授的大力支持。
量子反常霍尔效应一直是凝聚态物理学中的热门研究议题，其具有量子化的反常霍尔电导率与无能量耗散的边缘态输运特性，因此被认为是实现高速、低功耗自旋电子学器件最具竞争力的方式之一。虽然量子反常霍尔效应早在1988年就被理论预言，然而直到2013年才首次被清华大学薛其坤研究团队实验证实，主要原因在于其苛刻的实现条件：共线磁化强度引起的时间反演破缺与强自旋轨道耦合诱导的拓扑绝缘态的共同作用，即传统的铁磁体量子反常霍尔效应(图a)。
本研究工作借助紧束缚模型、磁群理论分析与第一性原理计算，在kagome手性反铁磁中实现了具有矢量自旋手性与标量自旋手性依赖的量子反常霍尔效应与量子拓扑霍尔效应。前者可以提供不需要净磁化强度的量子反常霍尔效应，后者可以出现不需要自旋轨道耦合的量子反常霍尔效应（即量子拓扑霍尔效应）(图b-c)，因而与传统的铁磁体量子反常霍尔效应完全不同。此外，研究发现手性反铁磁的拓扑陈数受控于矢量自旋手性、标量自旋手性与自旋轨道耦合的竞争相互作用，而传统铁磁体的陈数一般只受控于磁化方向。该项研究成果在反铁磁中提出了实现量子反常霍尔效应的新途径，或将为量子反常霍尔效应的发展注入新的活力。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01332
周小东博士，2022年毕业于北京理工大学凝聚态物理专业，致力于磁性拓扑材料输运性质方面的研究，至今共发表SCI论文20余篇，其中第一作者10余篇，包括1篇Phys. Rev. Lett.、2篇Nano Lett.(一篇一作，一篇共一)、3篇Phys. Rev. B/Mater.等。
李印威教授, 国家优秀青年基金获得者，入选江苏省“333工程”高层次人才、“六大人才高峰”、“省高校优秀科技创新团队带头人”以及“青蓝工程”优秀青年骨干教师。主要从事高压下新型功能材料的设计，在Nature、Nature Communications、PRL、PNAS等期刊发表SCI论文50余篇，被引2500余次，多篇入选ESI高被引论文。获获教育部自然科学奖一等奖（排名第四）、中国新锐科技人物、徐州市十大青年科技奖等荣誉。