在物理学领域，轨道电子学（Orbitronics）通过揭示电子轨道与量子态的耦合机制，为原子尺度电子行为研究和量子器件开发提供了全新视角，是破解量子材料物性调控密码的关键钥匙。
我校物理与能源学院张健敏教授、黄志高教授团队长期深入拓扑量子材料领域研究，近期他们在国际最新前沿——高阶拓扑绝缘体中引入了轨道电子学。该团队围绕轨道角动量的调控，发现了二维铁磁高阶拓扑绝缘体中由电子关联驱动的拓扑相变机制。研究表明，这类拓扑相变本质上源于轨道霍尔效应（OHE）与谷自由度之间的内在绑定关系。在整个相变过程中，轨道角动量保持谷锁定特性，从而产生出独特的轨道谷霍尔效应，反映了拓扑性质与轨道输运之间的深度关联。
研究团队通过理论计算发现，FeBr₂材料中轨道霍尔效应（OHE）与高阶拓扑态存在本质关联。他们首次建立了OHE响应特征与不同拓扑相的对应关系，揭示了电子关联与谷物理的协同作用机制，并绘制出基于轨道霍尔效应的高阶拓扑相图。这一成果不仅深化了对高阶拓扑材料的理解，更为原子级精密调控和新型量子器件设计奠定了理论基础。
研究成果6月16日以《Orbital Hall effect characterizing higher-order topological phase transitions in monolayers of ferromagnetic materials》为题发表于美国物理学会（APS）旗下的凝聚态物理顶级学术刊物《Physical Review B》上。福建师范大学为唯一作者单位，博士研究生杨柠境为第一作者，张健敏教授为本文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金面上项目、福建省自然科学基金杰青项目、重点项目的资助。
不同绝缘相对应的轨道谷霍尔效应示意图
原文链接：https://doi.org/10.1103/7bth-zkv6
（物理与能源学院）