p A topologia é um aspecto global dos materiais, levando a novas propriedades fundamentais para compostos com grandes efeitos relativísticos. A incorporação de elementos pesados ​​dá origem a fases topológicas não triviais da matéria, como isolantes topológicos, Semimetais de Dirac e Weyl. Os semimetais são caracterizados por pontos de contato de banda com dispersão linear, semelhante a partículas relativísticas sem massa na física de alta energia. p A interação da simetria, efeitos relativísticos e, em materiais magnéticos, a estrutura magnética, permite a realização de uma ampla variedade de fases topológicas por meio do projeto de curvatura de Berry. A curvatura de Berry descreve o emaranhamento das bandas de valência e condução em uma estrutura de banda de energia. Os pontos Weyl e outras bandas eletrônicas topológicas podem ser manipulados por várias perturbações externas, como campos magnéticos e pressão, que resulta em propriedades locais exóticas, como a anomalia quiral ou gravitacional e grandes efeitos de Hall topológicos, conceitos que foram desenvolvidos em outros campos da física, como física de alta energia e astrofísica.

p Os semimetais de Weyl requerem simetria de cristal de inversão quebrada ou simetria de reversão de tempo (via ordem magnética ou um campo magnético aplicado). Até aqui, nenhum semimetal magnético intrínseco de Weyl com nós de Weyl próximos à energia de Fermi foi realizado. No estudo recente, cientistas do Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos em Dresden, em colaboração com a Technische Universität Dresden, cientistas de Pequim, Princeton, Oxford, e outros encontraram evidências da física de Weyl nos shandites magnéticos Co ₃ Sn ₂ S ₂ . A família dos cristais de shandita contém metais de transição em uma rede Kagome quase bidimensional que pode dar origem ao magnetismo. Um dos mais interessantes é Co ₃ Sn ₂ S ₂ , que tem a temperatura de ordem magnética mais alta dentro desta família e em que os momentos magnéticos nos átomos de Co estão alinhados em uma direção perpendicular ao plano de Kagome.

p A observação do efeito Hall anômalo quântico à temperatura ambiente permitiria novas tecnologias de computação, incluindo a computação quântica. Para perceber essa possibilidade, nossa estratégia é (i) pesquisar materiais magnéticos quase bidimensionais com estruturas de banda topológica e (ii) sintetizar esses materiais como monocamadas ou filmes muito finos. Contudo, até agora nenhum material magnético é conhecido, o que poderia levar a um efeito Hall anômalo quântico de temperatura mais alta. A fim de obter grandes ângulos Hall, nomeadamente, a proporção do Hall para as condutividades elétricas, duas condições devem ser satisfeitas:em primeiro lugar, uma grande condutividade Hall e, em segundo lugar, um pequeno número de portadores. Essas condições são encontradas em semimetais de Weyl, onde os nós de Weyl têm energia próxima à energia de Fermi.

p Descobrimos que Co ₃ Sn ₂ S ₂ exibe um efeito Hall anômalo gigante e um ângulo hall gigante a temperaturas de até 150 K, sugestivo de um semimetal de Weyl. Os cálculos subsequentes da estrutura de banda mostram de fato a presença de nós de Weyl próximos à energia de Fermi. Além disso, As medições de magnetotransporte fornecem evidências de uma anomalia quiral que é uma assinatura clara de um semimetal de Weyl. Nosso trabalho fornece um caminho claro para a observação de um efeito hall anômalo quântico em temperatura ambiente, explorando famílias de semimetais magnéticos de Weyl.

p Este estudo, pela primeira vez, percebe os gigantescos efeitos Hall anômalos usando um semimetal magnético de Weyl, que estabelece o candidato semimetal de Weyl magnético Co ₃ Sn ₂ S ₂ como uma classe-chave de materiais para pesquisas fundamentais e aplicações conectando a física topológica e a spintrônica. Com um ferromagnetismo fora do plano de longo alcance no modelo de rede de Kagomé para a plataforma de estados topológicos quânticos, esperamos ainda que este material seja um excelente candidato para a observação do estado anômalo de Hall quântico no limite bidimensional.