量子霍尔效应(QHE)是凝聚态物理中最引人注目的发现之一，打开了拓扑物理的大门。将 QHE 扩展到三维是一个令人振奋但极具挑战性的尝试。其困难之处在于三维中的朗道能级沿磁场方向延伸成带，阻碍了体能隙的打开。最近，在外尔半金属中提出了一种可行的方案，其相对表面上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，在相对表面的边界上诱导出一维边缘态。然而，独特的边缘态尚未在实验中观察到。

在《科学通报》上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，特别地，他们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，因此构造了一个伪磁场，它对声波的影响类似于磁场对电子的影响。构造声波PMF的常用策略是引入结构梯度，本文通过改变与在位能量相对应的声腔来引入梯度结构。在此过程中，连接Weyl点的费米弧同时沿同一方向移动，从而体态和表面态都感受到相同的伪磁场。在伪磁场的作用下，表面态形成朗道能级，一维边缘态产生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。

“这项研究或将开辟操纵声波的新途径，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，如光学和冷原子系统。”研究人员预测。