物理学家终于造出十年前预言的量子材料
芬兰于韦斯屈莱大学与阿尔托大学的研究者成功制备出一种二维拓扑晶体绝缘体，这是科学家预言逾十年、首次在实验中实现的量子材料，填补了理论与实验之间的鸿沟，意义不言而喻。 此前制备尝试一直受困于难以开发合适的材料，而此次突破扫清了这一障碍，证明该量子态可以在真实样品中被稳定地制造出来并反复观测，为后续研究铺平了道路。 该研究由副教授Kezilbeiek Shawulienu领衔，并与阿尔托大学的Peter Liljeroth教授、Jose Lado教授等人合作完成，体现了跨学科团队的协同攻关，也展示了国际合作的力量。 团队通过分子束外延，在二硒化铌（NbSe2）衬底上生长出仅两层碲化锡（SnTe）组成的原子级薄薄膜，实现了对薄膜厚度与质量的精确控制，工艺本身便是一次精巧的胜利。 为探究材料性质，研究者结合分子束外延与低温扫描隧道显微镜，以原子级精度探测其电子行为，直接观测到理论所预言的量子态，把抽象公式变成了可见的信号。 测量揭示出......阅读全文
物理学家终于造出十年前预言的量子材料
芬兰于韦斯屈莱大学与阿尔托大学的研究者成功制备出一种二维拓扑晶体绝缘体，这是科学家预言逾十年、首次在实验中实现的量子材料，填补了理论与实验之间的鸿沟，意义不言而喻。 此前制备尝试一直受困于难以开发合适的材料，而此次突破扫清了这一障碍，证明该量子态可以在真实样品中被稳定地制造出来并反复观测，为后续研
拓扑晶态绝缘体碲化锡纳米线研究获得新进展
拓扑绝缘体(Topological Insulator)是一种新奇的物质状态，它的体相是绝缘态而表面却是零带隙的金属态。尤其它的表面是受拓扑保护的导电态，不受非磁性杂质和晶体缺陷的干扰，因而在无损耗的量子计算和新奇的自旋电子器件等领域具有重要的应用价值。时间反演对称性保护的三维拓扑绝缘体如B
Science：磁性拓扑绝缘体畴壁上的量子化手性边缘传导
对畴壁（DW）构型和运动的控制可以实现磁性和介电材料在微小外部磁场下的非易失响应。东京大学K. Yasuda和Y. Tokura（共同通讯作者）利用磁力显微镜尖端设计并制造出在量子反常霍尔态中的磁畴，通过运输测量证明了沿指定DW手性一维边缘传导现象的存在。研究结果可促进低功耗的自旋电子器件的实现
物理所预言新型二维大能隙拓扑绝缘体
众所周知，二维拓扑绝缘体的体内是绝缘的，而其边界是无能隙的金属导电态。且这种金属态中存在自旋－动量的锁定关系，相反自旋的电子向相反的方向运动，由于受到时间反演不变性的保护，它们之间的散射是禁止的，因此是自旋输运的理想“双向车道”高速公路，可用于新型低能耗高性能自旋电子器件。当前实验证实的二维拓扑
研究揭示拓扑应变诱导的量子态调控摩擦机制
7月6日，记者从中国科学院兰州化学物理研究所获悉，该所纳米润滑课题组首次在实验上观察到固—固界面量子摩擦现象，系统构建了电子、声子耗散与摩擦的内在关系，揭示了拓扑应变诱导的量子态调控摩擦机制。相关研究论文发表于《自然-通讯》。 摩擦本质和作用机制是摩擦学的基本科学问题，数百年来，科学家对这一难
拓扑绝缘体内奇异量子效应室温下首现
科技日报北京10月27日电 （记者刘霞）据《自然·材料》杂志10月封面文章，美国科学家在研究一种铋基拓扑材料时，首次在室温下观察到了拓扑绝缘体内的独特量子效应，有望为下一代量子技术，如能效更高的自旋电子技术的发展奠定基础，也将加速更高效且更“绿色”量子材料的研发。 拓扑绝缘体是一种特殊的材料，内
石墨烯“表亲”锡烯或已“呱呱落地”
二维材料家族再迎“小鲜肉”一枚。美国科学家近日表示，他们研制出了石墨烯的表亲——锡原子组成的二维网状物“锡烯”（Stanene）。理论预测称，这种材料或能100%导电，研究人员希望尽快证实其优异的电学属性。不过也有人指出，还需要实验进一步证实新材料确为锡烯。 2004年石墨烯的横空出世，引发
新材料为电子铺就“高速公路”－大幅提升芯片速度
锡是人们比较熟悉的一种材料，在日常生活中极为常见，如锡纸、锡罐等。但就是这种普通材料，在经由科学家特殊处理之后，不但成了比肩石墨烯的梦幻材料，还有望打破计算机领域硅晶体一家独大的局面。据物理学家组织网11月22日报道，由美国斯坦福大学科学家领导的研究小组发现，一种由单层锡原子组成的复合材料，或许
强磁场中心拓扑绝缘体量子线研究取得新进展
3月28日，国际期刊《自然》子刊《科学报告》(Scientific Reports)发表中科院强磁场科学中心田明亮研究小组的最新科研成果：单晶碲化铋Bi2Te3纳米线中的一维弱反局域化(One-dimensional weak antilocalization in single-cry
碲化锆块体单晶体材料中首次观测到三维量子霍尔效应
从20世纪80年代初在二维电子体系中被发现至今，量子霍尔效应作为超导之外的另一个著名宏观量子现象在凝聚态物理中催生出了一个越趋活跃的研究领域。其内在本质，是将数学中的拓扑概念引入物理，超越了Landau根据对称性破缺理论对物质分类的传统标准，为近年的拓扑物态与拓扑材料的快速发展奠定了基础。 量
科研人员揭示拓扑应变诱导的量子态调控摩擦机制
7月21日，记者从中国科学院兰州化学物理研究所获悉，该所纳米润滑课题组在量子摩擦研究方面取得重要进展，研究团队首次在实验中观察到固体和固体界面量子摩擦现象，系统构建了电子、声子耗散与摩擦的内在关系，揭示了拓扑应变诱导的量子态调控摩擦机制。相关研究成果已发表于《自然·通讯》。摩擦本质和作用机制是摩擦学
新发现：拓扑晶体的绝缘体态
拓扑晶体绝缘体（TCI）是一类受晶体对称性保护的非平庸拓扑态。在保持时间反演对称性的体系中，理论上已预言了三种类型的TCI，分别受到镜面、滑移面和旋转对称性保护。角分辨光电子能谱（ARPES）实验已证实了镜面对称性保护TCI材料SnTe，并在KHgSb中观测到滑移面保护TCI态的部分实验证据。2
二维拓扑绝缘体研究获进展
理论研究表明，具有蜂窝状晶格结构的薄膜是二维拓扑绝缘体的重要平台，也是实现量子自旋霍尔效应的理想材料。该体系独特的晶格结构使其在布里渊区的K点处产生狄拉克锥型能带结构，如石墨烯。由于碳元素的自旋轨道耦合强度低，石墨烯难以在狄拉克点处打开能隙，从而实现量子自旋霍尔效应。相比之下，碲元素因强自旋轨道
半导体所HgTe半导体量子点研究取得新进展
近年来，拓扑绝缘体材料以其独特的物性吸引了科学界广泛的研究关注。这类材料内部是绝缘体，而在边界或/和表面则显示出金属的特性。这种独特的性质无法按照传统的材料分类方法来区分。其能带结构由Z2拓扑不变量来刻画。目前人们注意力集中在拓扑绝缘体块材的制备和输运性质研究方面。相对而言，拓扑绝缘体纳米结构的
用太赫兹波进行光学计算
Alexey Shuvaev, Andrei Pimenov, Florian Aigner, Georgy Astakhov, Mathias Mühlbauer, Christoph Brüne, Hartmut Buhmann and Laurens W. Molenkamp通过导通光
物理所发现ZrTe5中温度诱导Lifshitz转变及其拓扑本质
自上世纪70年代以来，科学家们就发现过渡金属碲化物ZrTe5和HfTe5在电阻-温度曲线上表现出一个宽峰，并且在宽峰温度的上下，霍尔效应和热电势所测得的载流子发生变号。尽管许多研究组对这一奇异的输运性质做了研究，但其起源一直是一个悬而未决的问题。近年来，量子拓扑材料研究的兴起导致发现了一大批包括
物理所预言硅烯中的量子自旋霍尔效应
最近，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）姚裕贵研究员以及博士生刘铖铖、冯万祥采用第一性原理，系统地研究了硅烯的晶体结构、稳定性、能带拓扑和自旋轨道耦合打开的能隙，预言了在硅烯中可以实现量子自旋霍尔效应。 近几年来，拓扑绝缘体的研究在世界范围内飞速发展，并成为凝聚态物理研
天然碲化铀确认具备拓扑超导性－量子计算迎新契机
据最新一期《科学》杂志报道，英国牛津大学和爱尔兰科克大学等机构合作，开发出一种强大的新技术，首次实验证实天然材料碲化铀（UTe2）具备内在拓扑超导性。这为大规模、容错型量子计算机的核心材料筛选提供了关键方法。量子计算机的量子比特极易受到环境噪声干扰，导致“量子退相干”，这限制了量子计算的稳定性和实用
二维锡烯拓扑材料研究取得进展
近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心教授王兵和副教授赵爱迪研究团队与清华大学助理教授徐勇、教授段文晖以及美国斯坦福大学教授张首晟合作，成功制备出具有纯平蜂窝结构的单层锡烯，并结合第一性原理计算证实了其存在拓扑能带反转及拓扑边界态。相关研究成果11月5日在线发表在《自然-材料》（Nat
二维锡烯拓扑材料研究取得进展
近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心教授王兵和副教授赵爱迪研究团队与清华大学助理教授徐勇、教授段文晖以及美国斯坦福大学教授张首晟合作，成功制备出具有纯平蜂窝结构的单层锡烯，并结合第一性原理计算证实了其存在拓扑能带反转及拓扑边界态。相关研究成果11月5日在线发表在《自然-材料》（N
压电效应和拓扑量子相变
近期，美国宾夕法尼亚州立大学刘朝星教授课题组从理论上提出压电响应的突变可以表征一系列二维拓扑相变,从而第1次揭示了压电系数和拓扑相变间的关系。相关成果以“Piezoelectricity and Topological Quantum Phase Transitions in Two-Dime
首次发现新奇拓扑量子态
最新发现与创新 从中国科学院合肥物质科学研究院获悉，该院稳态强磁场中心的郝宁宁研究员课题组，在拓扑新物态研究中取得最新进展，他们发现硫化铁化合物中存在一种交错二聚型反铁磁序，并且这种反铁磁序会调制体系进入一种新的拓扑物态：拓扑晶体反铁磁相。相关研究成果日前相继发表在欧洲物理学会《新物理学杂
物理所预言立方对称性破缺下的新型拓扑绝缘体材料
拓扑绝缘体已成为材料研究领域中的“明星”，吸引着众多科学家的目光，理论和实验两方面的研究工作进展都极为迅速。拓扑绝缘体是一种新奇的量子物态，具有绝缘体和导体双重特性，通过引入超导序和铁磁序，拓扑绝缘体可能在量子计算机和自旋电子学等领域有着潜在的广泛应用。然而，要实现这些应用，首先
物理所成功预言一类新拓扑绝缘体
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）姚裕贵研究组与美国橡树岭国家实验室的肖笛、张振宇研究组等合作，成功预言了一类新的拓扑绝缘体。 拓扑绝缘体作为一种新奇的量子物态，自问世以来就受到了广泛的关注。与普通绝缘体相比，拓扑绝缘体同时具有绝缘体和导体双重性，即在块
科学家公布石墨烯最新“表亲”
科学家首次制造出Stanene。 两年前，物理学家曾预测锡应该能够形成仅有一个原子厚的网格，如今研究人员表示他们终于制出了这种材料。这种薄膜被称为Stanene，研究人员在8月3日出版的《自然—材料》上报告了这一成果。但是他们尚未能证实这种新材料是否像预期的那样具有让理论学家激动的奇异电子特
清华大学王亚愚/张金松等Nature－Commun.
以拓扑绝缘体为代表的拓扑量子材料是近年来凝聚态物理的重要研究领域。由于非平庸的拓扑能带结构，拓扑绝缘体与真空的边界上会出现无能隙的金属性拓扑表面态。在二维非磁性拓扑绝缘体中，由于时间反演对称性的保护，这种拓扑表面态由一对自旋相反、运动方向相反的一维螺旋式边缘态 (helical edge sta
拓扑绝缘体量子输运性质研究取得进展
电子-电子相互作用、量子干涉和无序对输运性质的影响是凝聚态物理研究的重要主题。量子干涉的一阶效应包括被广泛研究的弱局域化和反弱局域化效应，分别对应于正交对称性和辛对称性的体系。2004年研究人员发现，对于前者，比如无序足够强的弱自旋轨道耦合半导体，电子-电子相互作用和量子干涉效应产生的二阶量子修正可
拓扑绝缘体量子输运性质研究取得进展
电子-电子相互作用、量子干涉和无序对输运性质的影响是凝聚态物理研究的重要主题。量子干涉的一阶效应包括被广泛研究的弱局域化和反弱局域化效应，分别对应于正交对称性和辛对称性的体系。2004年研究人员发现，对于前者，比如无序足够强的弱自旋轨道耦合半导体，电子-电子相互作用和量子干涉效应产生的二阶量子修
传统方法－vs－量子材料调控新策略
芝加哥大学普利兹克分子工程学院与西弗吉尼亚大学联合团队在《自然·通讯》发表突破性成果：通过简单调整碲和硒的化学比例，可以像旋转精密量子旋钮一样精确调控材料进入拓扑超导态。这一方法绕开了传统多层异质结方法对极端精密制造条件的依赖，为下一代容错量子计算机的材料工程提供了全新的设计范式。拓扑量子计算机要实
首次在磁性拓扑绝缘体中观测到清晰的拓扑表面态
近十几年来，拓扑绝缘体已经成为凝聚态物理领域的一个重要研究方向。对于Z2拓扑绝缘体，其拓扑性质受到时间反演对称性的保护。如果将Z2拓扑绝缘体的时间反演对称性破坏，会形成一类新的拓扑态，即磁性拓扑绝缘体。磁性拓扑绝缘体可以表现出一系列新奇的物理性质，例如量子反常霍尔效应、手性马约拉纳费米子、轴子绝