澳大利亚蒙纳士大学的一篇最新评论文章把重点放在由拓扑绝缘体和磁性材料组成的异质结构上。在这种异质结构中，磁性和拓扑的有趣相互作用可以产生新的现象，例如量子反常霍尔绝缘体、轴子绝缘体和斯格明子，所有这些都是未来电子产品中有前途的低功耗构建模块。

如果找到适合的候选材料，就有可能在室温和没有任何磁场的情况下实现这些奇异状态，从而帮助澳大利亚的FLEET寻找未来的低能量、超越CMOS的电子设备。

这项新研究的主要作者、莫纳什大学的Semonti Bhattacharyya博士说：“我们的目标是研究实现量子霍尔效应的有前途的新方法。”量子霍尔效应(QHE)是一种拓扑现象，它允许高速电子在材料的边缘流动，这对于未来的低能电子学和自旋电子学可能有用。

她继续说道：“然而这项技术有一个严重的瓶颈，那就是量子霍尔效应总是需要高磁场，它在没有高能量使用或低温冷却的情况下是不可能的。”Bhattacharyya还是FLEET的研究员，该组织正在寻找新一代的低能耗电子产品。她说：“开发需要消耗更多能量来使其工作的‘低能耗’电子产品毫无意义！”

然而，拓扑物理学和磁学的“鸡尾酒”(意指混合组合)可以实现类似量子反常霍尔效应的效果，能在不施加外部磁场的情况下出现类似的边缘态。科学家们已经采用了几种策略以在拓扑绝缘体中诱导出磁性：1、通过掺入磁性杂质；2、通过使用本征磁拓扑绝缘体；3、通过拓扑绝缘体-磁性绝缘体异质结构中的邻近效应感应磁性。

该文合著者Golrokh Akhgar博士(FLEET/莫纳什大学)说：“在我们的报告中，我们专注于对最近第三种方法异质结构的科学研究。”即包含拓扑绝缘体和磁性材料并且它们彼此相邻的单一薄膜层结构，它允许拓扑绝缘体从其邻居借用磁性。

这种方法允许研究人员调整每种材料的类型，例如提高磁性材料的临界温度，增加带隙，并减少拓扑材料中的缺陷态。另一名合著者Matt Gebert(FLEET/莫纳什大学)说：“我们认为这种在拓扑绝缘体中感应磁性的方法是未来取得突破的最有希望的方法，因为磁性和拓扑结构可以在两种不同的材料中单独调整，从而优化两者，使其对我们有利。”

这种异质结构的另一个重要特征是感应磁性仅取决于磁性材料内部最近平面的磁矩，因此磁性材料不必是铁磁体，也可以使用亚铁磁体或反铁磁体。这增加了候选磁性材料的数量，它允许选择在更高温度下具有磁性的材料，以便在更接近室温的环境下工作。

该文通讯作者、FLEET主任、同样也是莫纳什大学的Michael Fuhrer教授说：“这是一个令人兴奋的新研究领域。它的进展非常迅速，我们认为是时候发表一篇综述文章来总结最近的成就，并概述该领域的未来路线图。”

本综述评论提供了将新研究人员引入该领域所需的所有信息。它解释了拓扑绝缘体中磁邻近效应机制背后的概念思想，介绍了已探索的材料系统和已检测到的各种新兴现象，并概述了提高温度和创新应用的未来路线图。

Semonti总结说：“我们希望其他人会发现它是一篇及时的评论，它阐明了该领域的重要概念和最近的出版物。”这篇题为《磁与拓扑绝缘体邻近耦合的最新进展》于2021年6月发表在《先进材料》杂志上。（编译:Qtech）