量子霍尔效应 (QHE) 是凝聚态物理学中最引人注目的发现之一，它为拓扑物理学打开了大门。将 QHE 扩展到三维空间是一项令人振奋但又充满挑战性的努力。之所以出现这种困难，是因为三维空间中的朗道能级延伸到沿磁场方向的能带中，从而阻止了体隙的打开。

最近，在外尔半金属中提出了一种可行的方案，其对立面的费米弧态通过体外尔点连接起来，形成完整的费米环，在磁场作用下，在对立面边界上诱发一维边缘态，但独特的边缘态还有待实验观测。

在《科学通报》发表的一篇新论文中，来自山西大学和武汉大学的研究人员从理论上提出并通过实验证明了外尔声学晶体中声波的三维量子霍尔效应。特别是在相对表面上直接观察到了有趣的一维边缘态。

由于磁场对声波没有影响，因此构建了一个伪磁场，其对声波的影响类似于磁场对电子的影响。构建声波 PMF 的常用策略是引入结构梯度。

本文通过改变对应位能的声腔引入梯度结构，在此过程中，连接外尔点的费米弧同时沿同一方向移动，使体态和表面态都感受到相同的赝磁场，在赝磁场的作用下，表面态形成朗道能级，一维边缘态生成并局域在对角铰链附近。

实验中，利用3D打印技术制作了声学晶体样品，通过测量样品中的声压场直接观察了一维边缘态。

研究人员表示：“这项研究可能为操纵声波开辟新途径，为具有非常规功能的声学设备奠定基础。它为探索霍尔物理学提供了一个理想且可调的平台，并可以扩展到其他人工结构，例如光学和冷原子系统。”

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