تأثير هول الدوران الكمي المحمي بتناسق الدوران U(1)

عوازل هول الدوران الكمي (QSH)، مع حالات الحافة الحلزونية الفريدة حيث تمتلك قنوات الحافة المتعاكسة دوراناً معاكسة، قد جذبت اهتماماً واسعاً في مختلف المجالات. بينما تعتبر الكمية الدقيقة لموصلية هول الدورانية (SHC) بعيدة المنال في المواد الواقعية بسبب تأثيرات خلط الدوران الذاتية، إلا أن التكميم القريب، كتعريف متساهل لتأثير QSH، لا يمكن أن يتم القبض عليه بواسطة الثوابت الطوبولوجية الصارمة. في هذه الرسالة، نقدم مؤشر تناظر عالمي لتشخيص تأثير QSH في المواد الواقعية، يسمى تناسق الدوران U (1). مثل هذا التناظر يقضي على الاضطراب الناتج عن خلط الدوران من الدرجة الأولى وبالتالي يحمي التكميم القريب لـ SHC، القابل للتطبيق على الحالات التي تحافظ على عكس الزمن سواء مع Z₂=1 أو Z₂=0، فضلاً عن السيناريوهات المكسورة لعكس الزمن. نقترح أن تناسق الدوران U (1) مختبئ في الفضاء الفرعي الذي يمتد بواسطة الثنائيات ذات الزخم المداري غير المختفي ويظهر عندما يتواجد SOC، والذي يمكن إدراكه في 19 مجموعة نقطية بلورية. تُطبق نظريتنا لتحديد مراحل QSH التي تم تجاهلها سابقًا مثل المرحلة Even Spin Chern المحفوظة لعكس الزمن والمرحلة المكسورة لعكس الزمن، كما هو موضح بواسطة ثنائي الطبقات الملولبة من ثنائي كبريتيد المعادن الانتقالية، أحادي الطبقة RuBr₃، وأحادي الطبقة FeSe. يوفر عملنا إطارًا شاملاً قائمًا على التناظر لفهم تأثير QSH ويوسع بشكل كبير مجموعة المواد لفحص مرشحي المواد النموذجية.