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摘要：研究小组通过使用铁和锡的非晶体薄膜进行实验和模型计算，首次阐明了主要以晶体为讨论对象的能带拓扑概念，即使在适用于多种用途的非结晶状态下也有效。

关键词：能带拓扑、非晶体薄膜、霍尔效应、能斯脱效应、拓扑学

要点

近年来，从拓扑学（数学领域的拓扑几何学）的角度理解固体的物性，并将其应用于元件的拓扑物质科学备受关注。在拓扑物性的表现中，晶体中基于周期性原子排列的长距离晶体秩序、以及与之表里一体的电子带结构被认为具有重要性。与此相对，非结晶态中原子的周期性只存在于短距离，被认为不适合引出拓扑物质的突出物性。

研究小组通过使用铁和锡的非晶体薄膜进行实验和模型计算，首次阐明了主要以晶体为讨论对象的能带拓扑概念，即使在适用于多种用途的非结晶状态下也有效。

本研究成功证实，由于非晶体薄膜中极短距离的原子秩序发挥作用，产生了与晶体同等的巨大异常霍尔效应和异常能斯脱效应效应。

该成果不仅大幅拓宽了拓扑物质的框架，还有助于开发利用制作成本更低的非晶体薄膜的元件，有望推动实现物联网（IoT）的传感技术取得进步。

图1. 晶体和非晶体的示意图。

在具有长距离秩序的晶体（单晶体和多晶体样品）中，电子的能量和波数的关系（能带）可以定义，电子具有的能量上限值费米能级和能带的位置关系表征了物性；而对于无长距离秩序的非晶体硅，能带很难定义。

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在非晶体薄膜中发现能带拓扑的性质