北大物理學院黃華卿研究員課題組與合作者揭示結構非晶化誘導的拓撲態

晶體中的電子性質通常與結構對稱性有著重要關聯,因而非晶化導致的晶體結構對稱性降低或破壞會損害電子性質。近日,北京大學物理學院理論物理研究所黃華卿研究員課題組與猶他大學劉鋒教授合作,發現在適當條件下結構非晶化可以在拓撲平庸的晶體中誘匯出非平庸的電子拓撲態。

晶體中的電子性質通常與結構對稱性有著重要關聯,因而非晶化導致的晶體結構對稱性降低或破壞會損害電子性質。對於拓撲資料而言,儘管晶體中的拓撲態對無序擾動具有很强的魯棒性,但隨著結構無序程度的增强,其電子能帶結構的拓撲性依然會被結構無序削弱或破壞。囙此,研究結構無序轉變與拓撲相變之間的關係對探索物態調控新途徑具有重要意義。值得注意的是,儘管之前的研究表明安德森無序化可以導致拓撲相變,但在實際資料中實現安德森無序仍然是一個挑戰。相比之下,非晶無定形資料在凝態物質中廣泛存在,幾乎所有資料都可以通過各種非晶化科技(例如急冷凝固、機械合金化、等離子處理和蒸汽冷凝科技等)實現無序結構,從而為研究非晶體系中的拓撲態和拓撲相變提供了必要的資料基礎。

近日,北京大學物理學院理論物理研究所黃華卿研究員課題組與猶他大學劉鋒教授合作,發現在適當條件下結構非晶化可以在拓撲平庸的晶體中誘匯出非平庸的電子拓撲態。利用准晶格模型與緊束縛類比相結合的方法,聯合研究團隊發現,從拓撲平庸的晶體出發,隨著非晶化强度的增强體系發生拓撲相變,其特徵是能隙關閉後被重新打開且拓撲不變數發生躍變(如圖);非晶化導致的拓撲態同樣具有穩定的邊緣態和量子化的電導。通過對非晶體系的拓撲相圖進行有效介質理論分析,又發現結構無序引起能隙重整化進而導致了拓撲相變。作為一個具體的資料實例,聯合研究團隊通過第一性原理計算展示了非晶化錫烷(氫化錫單層薄膜資料)中所實現的拓撲相變。該工作不但表明結構無序轉變可能伴隨電子態有序轉變,也將傳統材料工程中非晶化方法拓展到實現拓撲態的新領域。

結構非晶化誘導的拓撲相變:(a~c)通過在平衡位置附近的擾動導致的結構無序;(d)隨著結構無序程度的新增,能隙閉合後再被打開並且拓撲不變數出現躍變

2022年2月2日,相關研究成果以“結構非晶化誘導的拓撲序”為題線上發表於《物理評論快報》(Physical Review Letters);物理學院2018級大學生王次天為第一作者,黃華卿和劉鋒為共同通訊作者,合作者還包括北京大學化學與分子工程學院程婷博士和劉志榮教授。

上述研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計畫、北京大學建設世界一流大學(學科)和特色發展引導專項資金專案以及北京大學高能物理研究中心、量子物質科學協同創新中心,北京大學高性能計算平臺等支持。

資料標籤: 拓撲 物理 電子
本文標題: 北大物理學院黃華卿研究員課題組與合作者揭示結構非晶化誘導的拓撲態
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656032790116144
相关資料
東南大學柴人傑教授團隊在周圍神經損傷修復領域獲得新進展
在本研究中,研究人員開發了基於大藍閃蝶鱗翅的導電神經導管並探究了其在周圍神經損傷修復中的作用。柴人傑教授博士生胡揚楠為本論文第一作者,柴人傑教授為本論文最後通訊作者。該研究結果表明,通過綜合多種策略,基於蝴蝶鱗翅的多功能NGCs對於周圍神經
標籤: 科學 科普
上海光機所在寬帶隙氧化物薄膜非線性吸收係數量測研究方面取得進展
近期,中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室在寬帶隙氧化物薄膜非線性吸收係數量測研究方面取得進展。研究團隊通過抑制薄膜基底的非線性響應,提高量測信噪比,獲得了HfO2、Al2O3和SiO2等常用薄膜資料的非線性吸收係數。準確量測薄膜
標籤: 吸收係數 非線性光學資料 非線性 線性系統 光學 科普
Adv,Mater|,仿生脂蛋白系統重塑腫瘤物理屏障增强T細胞浸潤
ICIs的臨床反應主要依賴於腫瘤組織中浸潤的效應T淋巴細胞識別並殺死腫瘤細胞。然而,腫瘤組織中CTL浸潤非常有限,且複雜的瘤內物理屏障嚴重阻礙著CTL的浸潤,削弱了ICIs的治療效果。囙此,如何重塑腫瘤內物理屏障以增强CTL的浸潤成為提高I
標籤: 腫瘤
中國科大在基於鐵電隧道結的類腦突觸原型器件研究中取得新進展
中國科學技術大學李曉光教授團隊在高性能類腦突觸原型器件方面取得了重要進展。然而,已報導的類腦突觸器件無法全面滿足上述名額要求。1)8比特線性電導調控和高耐久性,滿足類腦突觸器件的覈心性能指標要求。
標籤: 人工智慧 神經網路