以著名的钛酸铽为例，该团队证明了该方法提供了高度可靠的结果。热霍尔效应基于量子材料与晶格振动的相互作用，提供有关量子材料中相干多粒子状态的信息。
量子物理定律适用于所有材料。然而，在所谓的量子材料中，这些定律产生了特别不寻常的特性。例如，磁场或温度变化会引起激发、集体态或准粒子，并伴有相变到奇异状态。只要可以理解、管理和控制，就可以以多种方式利用它：例如，在未来的信息技术中，可以以最小的能源需求存储或处理数据。
热霍尔效应在识别凝聚态中的奇异状态方面起着关键作用。这种效应是基于当热电流通过样品并施加垂直磁场时发生的微小横向温差。
特别是，热霍尔效应的定量测量可以将奇异激发与传统行为区分开来。在各种材料中都观察到热霍尔效应，包括自旋液体、自旋冰、高温超导体的母相和具有强极性的材料。然而，垂直于样品中温度梯度的热差非常小：在典型的毫米级样品中，它们在微开尔文到毫开尔文的范围内。
到目前为止，很难通过实验检测到这些热差，因为测量电子设备和传感器引入的热量掩盖了这种影响。
由PD博士Klaus Habicht领导的团队现在已经开展了开创性的工作。他们与HZB样品环境的专家一起，开发了一种具有模块化结构的新型样品棒，可以插入各种低温磁体中。样品头使用电容式测温法测量热霍尔效应。这利用了特制微型电容器电容的温度依赖性。
通过这种设置，专家们成功地通过传感器和电子设备显着减少了热传递，并通过多项创新衰减了干扰信号和噪声。为了验证测量方法，他们分析了钛酸铽样品，其在磁场下不同晶体方向的热导率是众所周知的。实测数据与文献非常吻合。
“解决亚毫开尔文范围内温差的能力让我非常着迷，并且是更详细地研究量子材料的关键，”第一作者Danny Kojda博士说。“我们现在已经共同开发了复杂的实验设计、清晰的测量协议和精确的分析程序，以实现高分辨率和可重复的测量。”
部门负责人Klaus Habicht补充道：“我们的工作还提供了如何进一步提高未来为低样品温度设计的仪器的分辨率的信息。我要感谢所有参与其中的人，尤其是示例环境团队。我希望实验装置能够牢固地集成到HZB基础设施中，并希望拟议的升级能够得到实施。
Habicht的研究小组现在将使用热霍尔效应的测量来研究量子材料中晶格振动或声子的拓扑特性。
“离子晶体中热霍尔效应的微观机制和散射过程的物理原理远未完全了解。令人兴奋的问题是，为什么非磁性绝缘体中的电中性准粒子在磁场中仍然偏转，“Habicht说。有了新仪器，该团队现在已经创建了回答这个问题的先决条件。
研究结果已发布在《材料与设计》上。
