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ZSUB2SUB非平庸节线半金属和高阶拓扑绝缘体研究获

作者:威廉亚洲 发布时间:2019-11-21 22:55 点击数:

  拓扑材料的发现对新的拓扑态和新奇物性的研究具有重要意义。不久前,通过拓扑量子化学、对称性指标等手段对无机晶体材料做了地毯式的搜索和分类,可以通过开源程序(判别任何非磁晶体材料的拓扑性质 (。高阶拓扑绝缘体(higher-order topological in-sulators)在这次搜索中也无处遁形。同行认可的定义: 一阶拓扑绝缘体具有绝缘的d维体态,但有(d-1)维拓扑保护的金属表面态;二阶拓扑绝缘体具有绝缘的d维体态和(d-1)维表面态,但有(d-2)维拓扑保护的金属棱态;以此类推。所以常规的三维拓扑绝缘体,又可以被称为三维的一阶拓扑绝缘体。物理系统中的对称性一直可以大大地简化我们的研究,比如三维(一阶)拓扑绝缘体在有中心反演的情况下,其Fu-Kane Z2拓扑指标可以简化为所有占据态八个时间反演不变点奇宇称能带的对数的总和,再对二取余。这样就知道,对于有中心反演的体系,不同宇称的能带在时间反演不变点发生一次能带反转(band inversion,简称“反带”),就可以得到拓扑节线半金属(不考虑自旋轨道耦合SOC)和拓扑绝缘体(考虑SOC)。如果同样的反带发生两次(double band inversion),如图1所示,虽然它对应的Fu-Kane Z2拓扑指标都是零,但是拓扑量子化学以及后来发展的等价的对称性指标都显示它是拓扑非平庸的。

  近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心特聘研究员王志俊,与美国普林斯顿大学博士后Benjamin J. Wieder和教授B. Andrei Bernevig等人合作,通过第一性原理计算,发现β相的过渡金属氧化物MoTe2就处在这个非平庸相,它又称为三维的二阶拓扑绝缘体,由基于中心反演对称性的拓扑数Z4=2描述。在不考虑SOC的情况下,这样的二次反带得到的是一个Z2非平庸的拓扑节线半金属(monopole nodal line sem-imetal)。这个概念早在2015年由物理所研究员方辰提出,却一直鲜有材料实现。在考虑SOC之后,它实际上是三维的二阶拓扑绝缘体,即具有绝缘的体态和表面态(k点处处有能隙),但具有helical的时间反演保护的金属棱态。同时,该项研究也解决了这一系列材料中γ相的MoTe2、WTe2中表面态的起源问题:这些比较大的表面态并不是拓扑平庸的,而是两个狄拉克锥表面态(图2a,b,c)杂化之后的产物,属于高阶拓扑绝缘体在表面上的反映(图2d,e)。

  这项工作近期发表在《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 123, 186401 (2019))上,图2e被选为同期PRL杂志封面。参与该工作合作研究的还包括西湖大学博士李牮和魏茨曼科学研究院研究员颜丙海。此项工作得到国家自然科学基金委、中组部和中科院的专项人才计划支持。

  图1:在同时具有时间反演和中心反演的体系中,不同宇称的能带反带两次(double band inversion)得到的拓扑态由Z4=2来描述。在不考虑自旋轨道耦合(SOC)的情况下,体系可以形成携带拓扑非平庸的Z2拓扑荷的节线(monopole nodal lines),对应的棱态是一个类似石墨烯zigzag边的平带。在考虑SOC之后,它对应的体态和表面态都会打开能隙,但是在棱上会形成helical的一维金属态,其交叉点受时间反演对称性保护。

  图2:(a)-(c)表示由两次反带形成的两个表面Dirac锥的演化,杂化后打开能隙。实际材料β-MoTe2中,(001)表面上的费米面 (d)和表面态沿着ky的色散(e)。

  目前,用于计算机处理器的硅集成电路正接近单个芯片上晶体管的最大可行密度,至少在二维阵列中是这样。为解决上述问题,密歇根大学研究人员通过附加器件层的单片三维集成,来提高硅互补金属氧化物半导体集成电路的性能。

  研究表明,前额皮层和腹侧海马都参与恐惧记忆泛化的过程,两者有神经投射,且该投射的过度激活会导致恐惧记忆的泛化。这一发现不仅诠释了恐惧记忆远期泛化的神经机制,更为临床创伤后应激障碍的治疗提供了理论依据和应用基础。

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  记者齐慧从中国国家铁路集团有限公司获悉:11月20日,由国铁集团所属企业中国铁道科学研究院集团有限公司和中国国际贸易中心股份有限公司共同主办的第十五届中国国际现代化铁路技术装备展举行。

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  题:买前不说、无法关闭、“威胁”涨价——“绑架”消费者,智能电视“开机广告依赖症”咋治”根据艾媒咨询发布的相关调查数据显示,有超过三成的消费者因为感到权利受侵犯而反感智能电视开机广告。

  11月20日,全球唯一圈养棕色大熊猫“七仔”被熊猫国际终身认养。“七仔”所在的陕西省林业科学院秦岭大熊猫繁育研究中心和熊猫国际当天举办了认养仪式。

  “黄花叶病”如同小麦的“流感”,它在冬小麦播种后“潜伏”,待开春以后“蠢蠢欲动”,使小麦叶片变黄,萎缩。原雪峰团队利用小麦黄花叶病毒作为研究材料,重点研究基因组RNA1不依赖“帽子”的翻译调控。

  国际天文学家在两个伽马射线暴的观测中,发现了一类剧烈爆发释放的迄今已知最高能光子。最新的这3项研究,报道了对GRB 190114C和GRB 180720B这两个伽马射线暴释放辐射的探测结果,这些辐射的能量均超过1千亿电子伏特。

  CHINA ROCK 2019——第十六次中国岩石力学与工程学术大会正在北京举行,与往年相比,参会者领到的会议材料里,多了一本《礼赞·科学家精神》的书。2018年国家最高科学技术奖获得者钱七虎是中国岩石力学与工程学会监事长,他的事迹也被收入书籍。

  “智能化的发展带来未知,而法律要求理性。11月19日,首届智能社会治理论坛暨中国人民大学第五届民生论坛在京举行,中国科学技术发展战略研究院综合发展研究所所长陈宝明在“智能时代的法治化治理”圆桌论坛上感慨,智能时代进行法律法规建设,很难、很复杂。美团点评法律政策研究院院长张腾看到了社会的剧烈变化:5G来了,10年后,6G可能也来了。

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  据英国《自然·通讯》杂志20日发表的一篇论文,研究人员通过对4万余对配偶的数据进行遗传分析后,报告了一种与饮酒水平相关的遗传变异,而这种遗传变异反过来可能与伴侣选择存在关联。此次,英国布里斯托大学研究人员劳伦斯·豪威及其同事,研究了与饮酒相关的遗传变异是否会通过酒精影响行为,从而影响伴侣选择。

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