近日，华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心李亮、朱增伟、李小康团队为持续近二十年的内禀—外禀之争提供了关键实验判据，也为理解量子自旋液体候选材料中的热霍尔信号提供了新参照。相关研究成果以“Thermodynamic origin of the phonon Hall effect in a honeycomb antiferromagnet”为题，在Science上发表。

　　长久以来，科学界始终认为：声子是一种电中性玻色子，无法与磁场发生相互作用，不会产生热霍尔效应。2005年，科研人员首次观测到疑似声子热霍尔效应的实验信号，疑问随之而来：这究竟是声子本身固有的内禀行为，还是杂质、晶体缺陷等外禀散射机制在起作用？20年来，谜题始终悬而未决。

　　研究团队以蜂窝晶格反铁磁绝缘体NiPS₃为对象，依托脉冲强磁场装置确认其在最高55 T下仍未发生磁相变，为强磁场精密热输运测量提供了稳定平台。利用自主搭建的纵、横向温差探测系统，团队在14 T、约25 K条件下测得横向热导率κ_ab约-1630 mW/Km，创磁性绝缘体中声子热霍尔响应的最高纪录。关键判据来自多样品对比：五个样品的纵向热导率κ_aa基本一致，横向热导率却相差近一个数量级，且与面内磁各向异性显著正相关、与声子平均自由程无关，从实验上排除了杂质和缺陷散射主导的可能。研究还发现κ_ab/T随温度指数衰减、特征温度约12 K，与声子—磁振子能带交叉处的能量间距相当，表明二者杂化使声子获得了对磁场的响应能力。

　　综合多样品对比、热力学关联、温度标度与能带结构分析，研究团队为NiPS₃中声子热霍尔效应的内禀起源提供了相互印证的实验与理论依据，并建立了一套通过比较纵向输运、横向响应与热力学参数来辨析内禀与外禀贡献的研究思路。此外，该工作也为量子自旋液体候选材料中的热霍尔争议提供了新参照：NiPS₃与α-RuCl₃等材料在晶格和磁序上具有可比性，且NiPS₃的归一化热霍尔响应与部分候选材料处于相近量级，提示这些材料中观测到的热霍尔信号可能包含不可忽略的声子贡献。

图1 NiPS₃中磁振子-声子能带杂化与孪晶堆叠方式

　　强磁场中心博士生孟庆凯和李小康副研究员为论文共同第一作者；中心李小康副研究员、朱增伟教授、李亮教授以及法国巴黎高等物理化工学院Kamran Behnia教授为论文共同通讯作者。华中科技大学为论文第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金项目资助。

　　论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt1992