甜心寶貝一包養網科學家理論預言的“拓撲半金屬態”得到實驗證實_中國發展門戶網－國家發展門戶

包養價格ptt“拓撲半金屬”是不同于“拓撲絕緣體”的一類全新的拓撲電子態。它類似于三維的石墨烯，呈展出很多全新的量子現象。凝聚包養俱樂部態理論與材料計算實驗室方忠、戴希研究組多年來長期從事該項研究，并與多個實驗組合作，在最近取得了突破性進展，從理論預言到實驗觀測，首次發現了拓撲半金屬態。

晶體材料按照其電子結構的不同可以劃分為金屬和絕緣體兩大類。最近這些年對拓撲絕緣體的研究表明，絕緣體可以進一步細分為一般絕緣體和拓撲絕緣體。拓撲絕緣體可以表現出包養甜心網與一般絕緣體完全不一樣的量子現象與物性，例如：拓撲保護的表面態、反弱局域化，量子自旋／反常霍爾效應等等。那么對于金屬態，我們能否進一步細分呢？答案是肯定的，我們可以把金屬也劃分為“一般金屬”和“拓撲金屬”兩大類，且拓撲金屬也會具包養網有與包養網一般金屬不一甜心花園樣的新奇量子現象。

拓撲金屬具有特殊的能帶結構，它包含一些能帶結構的奇點。簡單講就是具有兩支能帶的交叉點，可以用具有手性的相對論Weyl方程描寫，。與二維空間（例如：石墨烯）完全不同，在三維動量空間中，這樣的能帶交叉點是包養網評價一種非常穩定的拓撲結構，無法引入質量項，就是說無法通過微擾打開能隙，因此非常穩定。這樣的能帶交叉簡并點，我們稱為Weyl node，類似于He3超流中的A-相。詳細考查該Weyl node，會發現有兩類完全不同的Weyl nodes，它們可以用哈密頓量中的±符號描寫，分包養別對應于左手旋和右手旋的Weyl node，因此它們是拓撲不同的。當一個左手旋和一個右手旋的Weyl node在動量空間中重合時，需要用4×4的Dirac方程描寫，。這樣的4度簡并點稱為三維Dirac node包養，它的存在需要晶體對稱性的保護（因為在4×4方程中可以引入質量項）。在絕大多數金屬材料中，這樣的Weyl／Dirac node都會遠離費米面，但是如果這樣包養故事的Weyl／Dirac包養 node恰好坐落在費米面上，就會給出一類非常特殊的電子結構：“拓撲半金屬”——其費米面縮小為費米點，能隙為0，且具有線性色散。這樣的拓撲半金屬態會呈展出奇妙的物性，例如：其表面態具有Fermi arcs，包養其體態具有動量空間中的磁單極，獨特的輸運性質、磁性等等。2003年，方忠研究員與日本的N. Nagaosa教授等合作，指出了該新奇電子態的存在，并闡明了其與動量空間“磁單極”的關系【參見Science, 302, 92 (2003)】。隨后多年，由于缺少具體的材料，該領域的研究進展受到較大的局限，特別是缺少實驗研究。

20包養網12年包養，凝聚態理論與材料計算實驗室的翁紅明副研究員、方忠研究員和戴希研究員與沈陽金屬研究所的陳星秋研究員一起合作，指導物理所的博士生王志俊，通過理論計算，預言這樣包養甜心網一個三維Dirac錐形包養合約半金屬態可以在包養網推薦Na3Bi中存在，并受到它本身晶格對稱包養網性的保護。由于Dirac點是類似于引力中心的奇點，從該奇點出發，施加不同的調控手段，可以創造出許多新奇的量子物態，是理想的量子調控材料。該工作發表在Phys. Rev. B 85, 195320 (2012)。Na3Bi的工作立刻引起了實驗物理學家的重視，有多個實驗小組立即投入到實驗驗證的工作中。翁紅明副研究員、方忠研究員、戴希研究員以及博士研究生王志俊，英國牛津大學的陳宇林教授、美國斯坦福大學的沈志勛教授以及美國SLAC國家加速器實驗室、美國伯克利勞倫斯國家實驗室的研究人員一起合作，經過一年多的努力，首先取得成功，在Na3Bi中通過ARPES觀測證實了理論預言的三維Driac錐。該項工作在2014年初在《科學》上發表【Science Express, Janu包養一個月價錢ary 16, 2014, DOI: 10.1126/science.1245085】，并被包養網推薦Physics World以《科學家發現石墨烯的三維版本》為題進行報導。

2013年，王志俊、翁紅明、戴希、方忠等，又通過理論計算，發現傳統半導體材料Cd3As2也是包養網三維Dirac半金屬，而且它的室溫遷移率高達15,000包養甜心網cm2/V/s，可以與硅比包養條件擬，因此有更為直接的應包養用價值和前景。該工作發表于Phys. Rev. B 88, 125427 (2013)。由于Cd3As2的生長、制備和加工比Na3Bi容易，很快美國的兩個實驗小組于2013年9月，在arXiv網站公布他們的實驗結果（h包養網ttp://arxiv.org/abs/130包養感情9.7892和http://arxiv.org/abs/1309.7978），宣布在Cd3As2中發現了理論預言的三維Dirac半金屬態。至此，由我國科技工作者理論預言的三維Dirac半金屬態都得到了實驗證實，引領并推動該領域的研究進入新的階段。

該項工作得到了國家自然科學基金委，科技部973項目，中科院的支持。