异国情调的新的拓扑状态狄拉克半金属发现

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2020年1月31日

保护表面状态是类似于角落拓扑绝缘体的高阶状态

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365彩票为什么不能买教授巴里bradlyn
在凝聚态物理的基础研究在现代电子能力,带动了巨大的进步。晶体管,光纤,发光二极管,磁介质存储,等离子体显示器,半导体,超导体-所述的出生在凝聚态物理基础研究技术列表是惊人的。这个领域的科学家在工作中不断开拓和发现,为明天的技术进步大有前途令人惊讶的新现象。

的查询在此的重要线涉及到字段拓扑一个用于表面状态描述该保持稳定,即使当设备是由拉伸或扭曲变形的数学框架。拓扑表面态的固有稳定性具有一定范围的电子和自旋电子学应用的启示。

现在,一个国际科学家团队中的一大类3D半金属晶体称为狄拉克半金属已经发现的拓扑状态的异国情调的新形式。研究人员开发了大量的数学方法来弥补缺口理论模型之间有了“高阶”拓扑结构形式(拓扑只在边界的边界舱单)和电子的实际材料的物理特性。

包括球队在普林斯顿大学的科学家,博士后研究人员,包括医生。本杰明WIEDER,张国荣斯库普教授化学和物理学教授安德烈bernevig;在成都皇冠驿体育中心Urbana-Champaign分校,物理学教授 巴里bradlyn;物理研究所在中国的中科院北京,王志军物理学教授;在纽约州立大学石溪分校,物理学教授珍妮弗·卡诺(也卡诺参加与西蒙斯基金会研究所烙铁);在科学技术,物理学教授戴希的香港大学。

该小组的研究结果 AG博彩网址是什么复制打开hb188.com 在日记 自然通讯 2020年1月31日。

在过去的十年,和费米子魏尔狄拉克已经被预测,并在一些固态材料的实验证实,在晶态钽砷化物最值得注意的是(TAA)所,第一个发现的拓扑魏尔费米子半金属。一些研究人员观察到TAA的展品2D拓扑表面状态被称为“费米弧。“在半金属会躲过认识到类似但狄拉克费米子的现象,一直到现在。

什么是费米弧?在半金属的情况下,它像一个二维金属的二分之一的表面状态运行得;另一半则在不同的表面发现。

Bradlyn指出,“这是不是在纯粹的2D系统是可能的,而且只能发生,因为晶体的拓扑性质的功能。在这项工作中,我们发现,费米弧限制在狄拉克半金属1D中的铰链“。

早期的工作戴,bernevig和同事实验证明,外尔半金属的2D表面必须承载费米弧,无论表面的细节,作为外尔拓扑点(费米子)的大部分晶体的内深存在的结果。这是 澳门真人娱乐城平台复制打开hb188.com

“从外尔半金属层像洋葱,”笔记戴。 “这是了不起的你“能保持脱皮TAAS的表面,但弧线永远都是存在的。”

研究人员目前观察到的圆弧状的半金属狄拉克表面状态,而是试图开发一个像大部分有无材料的关系,这种表面状态和狄拉克费米子之间的数学不成功去过:明确是狄拉克表面状态从不同起来,不相关的机制,并得出结论狄拉克表面状态没有拓扑保护。

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在砷化镉的纳米棒电子态的谱(CD32),狄拉克半金属。重新预测的“铰链弧”表面可以看到连接狄拉克费米子本体和表面状态(虚线)的表面突起的状态。 信用:王志军,物理中国中科院研究所北京
在目前的研究中,研究人员狄拉克费米子惊讶地遇到眼看展览拓扑保护的表面状态,矛盾ESTA结论。在狄拉克半金属的模型工作从拓扑绝缘体四极杆 - 高阶系统的拓扑派生 葡京app下载 通过bernevig协作与泰勒休斯365彩票为什么不能买教授他们发现新的一类材料ESTA展品健壮,传导电子态在1d中,或比本体3D狄拉克点两个维度少。

通过以下哪个“铰链”出现的状态,研究人员合作开发的拓扑四极杆和Dirac半金属的束缚态丰富,正好可解模型的机制INITIALLY混淆。研究人员发现,即,在半金属狄拉克,费米弧通过不同的机制比魏尔半金属电弧产生。

“除了解决狄拉克费米子无论是几十年的老问题,凝聚态物质具有拓扑表面状态,” WIEDER指出,“我们证明了狄拉克半金属代表主办拓扑四极的签名第一固态材料之一。”

Bradlyn补充说,“不像魏尔半金属,其表面状态是拓扑绝缘体表面的堂兄弟,已经表明,我们可以把主机狄拉克半金属那个表面状态是更高阶的拓扑绝缘体的角落状态的堂兄弟。”

Bradlyn形容球队的方法:“我们采取了三管齐下的办法来解决问题了。首先,我们构建了一些玩具模型系统,我们预计将有这些性能,灵感来自以前的工作在拓扑二维高阶系统,并利用群论强制在三维空间的约束。这是由博士主要进行。 WIEDER,教授。卡诺,和我自己。

“其次,博士。 WIEDER和我进行了系统更为抽象的理论分析在两个维度,为获得其所需要显示出铰链状态的条件,即使外面的玩具模型。“

“第三,我们进行的已知材料的分析,结合化学教授莱斯利·斯库普的直觉,我们的对称性约束和 从头 从计算王志军教授展示我们的铰链,应该是可见的弧形状态,在实际的材料“。

当尘埃落定,该研究小组发现,几乎所有凝聚态其实展览铰链狄拉克半金属如果各国。

“我们的工作提供了拓扑性质的狄拉克费米子,这是暧昧此前,物理观察到的签名”卡诺笔记。

Bradlyn补充说,“很明显,先前研究狄拉克许多半金属卫生组织的状态确实有拓扑边界,如果看在正确的地方。”

通过第一原理计算,从理论上研究人员证明状态的存在对忽视铰链边缘已知狄拉克半金属的,包括典型的材料,砷化镉(CD32)。

bernevig意见“以惊人的团队从理论物理,第一性原理计算,与化学相结合的技术,我们能够证明在两个维度和Dirac半金属在三维高阶拓扑结构之间的连接,为第一次。”

该小组的研究结果对新技术的发展影响,包括在自旋电子学,铰链因为状态可以被转换成传播状态是谁绑在他们的旋转,就像一个2D国拓扑绝缘体的边缘的边缘方向。此外,高阶拓扑超导半金属的纳米棒能实现对拓扑表面上他们proximitized随着常规超导体时,马约拉纳费米子多认识潜在的,已被提议作为配料实现容错量子计算。

这项工作是由美国国家科学基金会,美国资助能源部,以及其他公共和私人资助机构。这些都是呈现研究者的结论,并不一定代表该基金机构。

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