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記者從中國(guó)科大獲悉，該校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心喬振華教授課題組與其合作者，在理論預(yù)言低維體系高階拓?fù)浣^緣體方面取得新突破。相關(guān)成果日前發(fā)表在國(guó)際權(quán)威物理學(xué)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

拓?fù)淞孔芋w系是當(dāng)今凝聚態(tài)物理一個(gè)備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。近期，結(jié)合對(duì)稱性和材料數(shù)據(jù)庫(kù)的高通量計(jì)算報(bào)道了幾十種二維拓?fù)浣^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?fù)浣^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?fù)湎啾徊粩喟l(fā)現(xiàn)。

近年來(lái)的理論發(fā)展將拓?fù)湎嗤茝V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?fù)浔Ｗo(hù)的電子態(tài)。對(duì)于一個(gè)二維高階拓?fù)浣^緣體，電子在邊界上無(wú)法傳輸，但是在兩個(gè)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?fù)浣^緣體在凝聚態(tài)體系中尚未被實(shí)現(xiàn)。

科研人員提出一種新的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)從一階到二階拓?fù)浣^緣體的操控，即通過在二維一階拓?fù)浣^緣體上誘導(dǎo)出面內(nèi)磁矩來(lái)實(shí)現(xiàn)二維二階拓?fù)浣^緣體。一階拓?fù)浣^緣體受時(shí)間反演對(duì)稱性保護(hù);然而，面內(nèi)磁矩的出現(xiàn)破壞了該對(duì)稱性，使得拓?fù)浣^緣體變得拓?fù)淦接?。同時(shí)，導(dǎo)電的邊界態(tài)也由于對(duì)稱性被破壞而變得絕緣不再導(dǎo)電，并且在兩個(gè)絕緣的邊界交界處，出現(xiàn)了零能電子態(tài)。

這項(xiàng)研究成果為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高階拓?fù)浣^緣體提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。(記者吳長(zhǎng)鋒)