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《物理評論快報》發表我校物電學院科研團隊最新研究成果

作者:物電學院   編輯:胡軒    來源:物電學院  發布時間:2020/01/23

近日,物理學頂級期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)發表了我校物理與電子科學學院許東輝副教授、周斌教授關于高階拓撲絕緣體的重要原創工作,題目為 “Higher-Order Topological Insulators in Quasicrystals”(準晶中的高階拓撲絕緣體),湖北大學為論文第一和通訊單位,蘇州大學、華中科技大學為合作研究單位。周斌教授的博士生陳銳(現為南方科技大學博士后)為論文第一作者,許東輝副教授、周斌教授為論文共同通訊作者。本工作得到國家自然科學基金、楚天學者“楚天學子”計劃的支持。

拓撲物態(Topological Matter)是由量子效應導致的與體系拓撲性質相聯系的新物態,是近十多年物理學領域的研究熱點。2016年諾貝爾物理學授予了David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz三位研究拓撲物態的先驅。拓撲物態中最具代表性的是拓撲絕緣體,它是一類奇特的量子物態,不同于傳統意義上的金屬或絕緣體,它的體態是有能隙的半導體/絕緣體,邊界/表面則表現為沒有能隙的金屬態。這種完全由材料體態電子結構的拓撲性質所決定的邊界/表面態,由于受到對稱性的保護,基本不受雜質或無序的影響,非常穩定。因此,拓撲絕緣體有望從根本上解決現有電子技術的難題,帶動產業技術的革命。

最近,一類新的拓撲絕緣體-高階拓撲絕緣體(Higher-Order Topological Insulators)被提出并且引起了研究熱潮。與先前的拓撲絕緣體相比,該類拓撲絕緣體表現出完全不同的體態-邊界態對應關系。以二維為例,通常的拓撲絕緣體具有一維無能隙邊界態,而二階拓撲絕緣體擁有無能隙的零維拐角態(Corner States)。現有的高階拓撲絕緣體都需要晶體對稱性的拓撲保護,那么是否存在超越現有框架的高階拓撲絕緣體呢?該研究團隊發現在二維準晶中存在一類截然不同的高階拓撲絕緣體,它受到一種晶體所不具有的,八重旋轉對稱性的保護,邊界上具有八重對稱性的無能隙拐角態(如圖所示),是一類新的對稱性保護的拓撲物態。

《物理評論快報》(Physical Review Letters)是美國物理學會主辦的物理學領域最具權威性與影響力的物理學綜合期刊,以快報形式發表物理學所有方向最新的研究成果。其論文接收標準可以簡單概括為開創新方向,解決難題,發展新方法,且需要引發廣泛興趣。

論文全文鏈接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.036803


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