戈薇圖案是交錯的三角形網絡，在日本傳統的編籃者和凝聚態物理學家中很有名。戈薇晶格中金屬原子不尋常的幾何形狀以及由此產生的電子行為，使其成為探索奇異奇妙的量子現象的天堂，這些現象構成了下壹代設備研究的基礎。
壹個關鍵的例子是非傳統的——比如高溫超導，它不遵循傳統的超導定律。大多數超導材料在幾開爾文的溫度下顯示出它們看似神奇的零電阻特性:這些溫度對於大多數應用來說根本不現實。對於表現出所謂“高溫”超導性的材料來說，這是壹個很有吸引力的前景，這種材料的溫度可以通過液氮冷卻來實現(即使是在室溫下)。尋找並合成具有非常規超導性的新材料成為凝聚態物理學家的聖杯——但要實現這壹目標，我們需要對材料中的奇異和拓撲電子行為有更深入的了解。
長期以來，人們壹直在爭論壹種不尋常的電子輸運行為，這種行為導致了循環電荷的自發流動，這是高溫超導的前兆，也是另壹種神秘現象背後的機制:量子反常霍爾效應。鄧肯·霍爾丹(Duncan Haldane)因對物質拓撲相變和拓撲相的理論發現，獲得2016年諾貝爾物理學獎。這種拓撲效應出現在壹些二維電子材料中，與即使沒有外磁場也能產生電流有關。理解量子反常霍爾效應不僅對基礎物理有重要意義，對新電子和新器件的潛在應用也有重要意義。現在，壹個由瑞士保羅舍勒研究所(PSI)領導的國際合作組織發現了支持這種難以捉摸的電子傳輸行為的有力證據。
由PSI介子自旋光譜實驗室的研究人員領導的團隊發現了壹個微弱的內部磁場，這表明在壹個相關的Kagome超導體中存在壹種奇怪的電荷排序。這些磁場打破了所謂的時間反轉對稱性，時間反轉對稱性是對稱性的壹種，也就是說無論妳向前還是向後看壹個系統，物理定律都是壹樣的。
打破時間反轉對稱磁場的壹個自然解釋是壹種新的電荷排序。電荷有序化可以理解為通過晶格對電子密度的周期性調制以及原子重排為更高級(超晶格)結構。研究小組將他們的研究重點放在了Kagome晶格上，KV3Sb5，它在2.5開爾文以下是超導的。在大約80開爾文的高臨界溫度以下，在這種材料中觀察到了巨大的量子反常霍爾效應，這是以前無法解釋的。在這個80開爾文左右的臨界溫度以下，有壹個奇怪的電荷排序，叫做“電荷排序溫度”。
被發現打破時間反轉對稱性的磁場意味著壹種不尋常的電荷序，電流在Kagome晶格的晶胞周圍運動，稱為“軌道電流”。這些產生的磁性由原子晶格中電子的擴展軌道運動所支配。
帶領團隊的通訊記者祖拉布·古古奇亞(Zurab Guguchia)解釋說:“這壹現象的實驗實現極具挑戰性，因為顯示軌道電流的材料非常罕見，特征信號往往太弱而無法被探測到。”
雖然之前的研究已經顯示了超導溫度以下時間反轉對稱性的破缺，但這是時間反轉對稱性被電荷序破缺的第壹個例子。這意味著這個假定的外電荷序屬於物質的新量子階段。
非常有說服力的證據
為了找到長期存在爭議的“軌道電流”，物理學家使用高靈敏度的μSR(μSR)來探測它們將產生的微弱且具有暗示性的磁信號。樣品中註入的介子可以作為材料內部磁場的局域高靈敏度磁探針，從而可以探測到小到0.001 mW的磁場。在存在內部磁場的情況下，μ子的自旋會去極化。μ子衰變為高能正電子，正電子沿μ子自旋方向發射，攜帶了局域環境中μ子自旋極化的信息。
研究人員觀察到，當溫度降至80K(電荷排序溫度)以下時，磁信號會發生系統性變化。使用PSI世界上最先進的μSR設施，可以施加高達9.5特斯拉的磁場，研究團隊可以使用外部高磁場來增強微小內部磁場的轉化，為磁場是由內部軌道電流引起的提供更強有力的證據。
“我們首先在沒有外部磁場的情況下進行了實驗，”古古奇亞博士解釋道。“當我們看到系統的轉變出現在電荷分選溫度以下時，我們感到非常有動力繼續下去。但是後來我們施加高場，促進了這個電子反應，我們就很高興了。這是壹個非常非常有說服力的證據，長期以來壹直難以捉摸。”
對非常規超導和量子反常霍爾效應的深入理解
這項研究可以說是為長期爭論的“軌道電流”確實存在於Kagome材料KV3Sb5中提供了最強有力的證據。理論表明量子反常霍爾效應源於“軌道電流”。因此在壹些表現出驚人大量子反常霍爾效應的非常規超導體中提出了“軌道電流”。即石墨烯、銅酸鹽和戈薇晶格，但直到現在也沒有實際證據證明它們的存在。
打破時間反轉對稱的磁場的發現意味著軌道電流——以及產生它們的奇怪電荷排序——為物理學和下壹代設備的研究打開了壹條奇怪的道路。軌流被認為在包括高溫超導在內的各種非常規傳輸現象的機理中起著基礎作用，其應用範圍包括電力傳輸和磁懸浮列車。軌道電流的概念也構成了軌道電子學的基礎——壹個利用軌道自由度作為固態設備信息載體的領域。