超低功耗是下一代电子及自旋电子器件的终极目标之一。电子在传输中的散色会导致电阻或损耗。要解决这一问题，需寻找一种材料，在这种材料中电子运动具有高迁移，长的自由程。最理想的状态是无散色即无损耗，这使人们很自然想到超导体，但至今发现的超导体都远低于室温。量子霍尔效应使得在材料的边缘可以实现无损耗传导。石墨烯中发现的室温量子霍耳效应问鼎了诺贝尔物理学奖，但由于外加磁场太大而不切实际。不需外加磁场且能得到无损耗电子传输的原始拓扑概念也荣摘今年的诺奖，这要归功于磁性掺杂拓扑绝缘体中反常量子霍尔效应的完美理论预言和实验证明。拓扑绝缘体与诺奖擦肩而过虽然值得惋惜，但将来若能得到高温或室温反常量子霍尔效应，相信也会是摘取诺奖的热门之选。因为这相当于发现了室温无损耗体系，其重要性等同于室温超导体。

　　澳洲华人王晓临教授早在2008年就提出了一种新型材料：自旋零带半导体（见图），它们是导带和价带自旋极化方向可为同向或反向且具有零带的材料。掺杂或门电压方法可使得费曼面升高或降底，这时电子或空穴是完全极化的。这一特征与半金属类似，不同的是其载流子浓度可调制，而通常在半金属里很难调。这使得自旋零带材料在自旋器件里有独特的优势。自旋零带材料有四种不同的类型，其 E-K 关系可以是抛物线或线性的。其中一种是Dirac（线性）型且自旋极化一个方向的具有铁磁性的零带材料（见左图）。它是另外一种有可能实现（高温）反常量子霍尔效应的有前景的材料。由于自旋轨道作用及自旋与电荷的耦合作用，材料内部电荷会变得局域，而材料边缘的电荷就会因为时间反应对称的破缺而可以无散色传输。量子反常霍尔效应也可以在抛物线型自旋极化一个方向零带隙材料中实现（见右图）。由于Dirac 线性关系，这些自旋零带材料中的极化电子或空穴与光子类似，它们是无质量的且具有高的迁移率。

　　《国家科学评论》最近发表了由澳大利亚伍伦贡大学王晓临教授撰写的“Dirac自旋零带隙半导：有望实现无质量、无损耗电子传输及新型自旋霍尔效应”综述文章（http://nsr.oxfordjournals.org/content/early/2016/12/11/nsr.nww069.abstract）。作者分析总结了自旋零带隙半导独特的自旋相关的能带结构及其独特性质，总结了实现量子反常霍尔效应的理论预言的实际材料。作者基于自旋零带的独特性，进一步提出了新型的霍尔效应，即电荷霍尔电压是零，但在边缘有自旋的四种不同积累，称为反常自旋霍尔效应。这些效应不同于已知的自旋霍尔效应或量子自旋霍尔效应。自旋零带半导体的概念，已经被众多不同材料的理论工作所证实。边缘无损耗态和反常自旋霍尔效应可在二维材料中实现。"烯"已成为当今凝聚态及材料的热门名词。目前预言的大多数自旋零带隙(烯)材料都具有高于室温的居里温度，它们有望在高温下实现无质量无损耗，成为下一代新型的二维烯材料。