記者從中國科大獲悉，該校合肥微尺度物質科學國家研究中心喬振華教授課題組與其合作者，在理論預言低維體系高階拓撲絕緣體方面取得新突破。相關成果日前發(fā)表在國際權威物理學期刊《物理評論快報》上。

拓撲量子體系是當今凝聚態(tài)物理一個備受關注的研究領域。近期，結合對稱性和材料數(shù)據(jù)庫的高通量計算報道了幾十種二維拓撲絕緣體材料。其中，絕大多數(shù)已發(fā)現(xiàn)的材料體系可以被這兩種理論模型有效地描述。隨著拓撲絕緣體這一概念的持續(xù)推廣，使得廣泛存在于二維和三維層狀材料體系中的新型拓撲相被不斷發(fā)現(xiàn)。

近年來的理論發(fā)展將拓撲相推廣到了高階：N維高階絕緣體的N-1維邊界依然絕緣，但是在N-2維的棱邊或棱角上具有受拓撲保護的電子態(tài)。對于一個二維高階拓撲絕緣體，電子在邊界上無法傳輸，但是在兩個邊相交的棱角處，可以出現(xiàn)零能電子態(tài)。然而，這種二維高階拓撲絕緣體在凝聚態(tài)體系中尚未被實現(xiàn)。

科研人員提出一種新的方案來實現(xiàn)從一階到二階拓撲絕緣體的操控，即通過在二維一階拓撲絕緣體上誘導出面內磁矩來實現(xiàn)二維二階拓撲絕緣體。一階拓撲絕緣體受時間反演對稱性保護;然而，面內磁矩的出現(xiàn)破壞了該對稱性，使得拓撲絕緣體變得拓撲平庸。同時，導電的邊界態(tài)也由于對稱性被破壞而變得絕緣不再導電，并且在兩個絕緣的邊界交界處，出現(xiàn)了零能電子態(tài)。

這項研究成果為設計實現(xiàn)高階拓撲絕緣體提供了堅實的理論依據(jù)。(記者吳長鋒)

關鍵詞： 科學家