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e星体在线登录:戴瑛教授团队在高阶拓扑绝缘体研究中取得新进展

发布日期:2022-12-02   点击量:

近日,戴瑛教授团队在高阶拓扑绝缘体和新奇拓扑物态研究方面取得新进展,相关研究成果分别发表在Advanced Science和Nano Letters上,其中发表于Nano Letters的工作被选为前封面(Front Cover)。e星体在线登录e星体在线登录为第一作者单位和唯一通讯作者单位。

新奇拓扑物态的发现和不同拓扑物态的分类是凝聚态物理研究的主要课题。尽管目前的拓扑分类已经能找到大量拓扑非平庸相,但是拓扑平庸相的数量仍然远远多于拓扑非平庸相。如何寻找拓扑平庸相中隐藏的拓扑特性是拓扑物理和材料研究的重点之一。基于此,该团队提出了轨道转移引发的边界阻碍拓扑相,这种拓扑相与平庸的原子绝缘体是拓扑等价的,因而以前的拓扑分类将其视为拓扑平庸相,然而边界阻碍却可以让他同时存在着一阶表面态和高阶棱态或者角态。我们在拓扑量子化学材料数据库中对140号空间群的全部拓扑平庸材料进行理论计算,搜寻到了8种轨道转移引发的边界阻碍拓扑相,并在电子材料中首次实现了三阶拓扑绝缘体相。相关研究成果以“Orbital shift-induced boundary obstructed topological materials with a large energy gap”为题发表在Advanced Science上。论文第一作者为e星体在线登录2020级博士生毛宁,牛成旺教授戴瑛教授为共同通讯作者。



特别值得一提的是团队将二维铁磁体与高阶拓扑物态相结合,系统研究了二维磁性蜂窝状晶格中由d轨道导致的二阶拓扑性质,提出2H相的RuCl2单层是一个磁性二阶拓扑绝缘体,在三角形纳米盘的能谱中计算观测到零维的角态。此外,不同于以往的研究报导,RuCl2单层在面内磁方向和面外磁方向都可以实现二阶拓扑态,并且在面外磁方向时会产生巨大的自发谷极化特性。这个工作增加了人们对磁性体系中拓扑态分类的认识,也为进一步的实验研究提供了材料基础。相关研究成果以“Robust second-order topological insulators with giant valley polarization in two-dimensional honeycomb ferromagnets”为题发表在Nano Letters,并被选为期刊前封面(Front Cover。论文第一作者为2021级博士生李润晗,牛成旺教授和戴瑛教授为共同通讯作者。



上述工作是继团队在发现二维磁性拓扑绝缘体及其相关材料体系(Phys. Rev. Lett. 2020, 124, 066401; Mater. Horiz. 2020, 7, 2431; Mater. Horiz. 2021, 8, 956)、提出混合空间拓扑半金属新概念(Nat. Commun. 2019, 10, 3179)等系列工作后的新进展。

研究工作得到了晶体材料国家重点实验室、国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程项目、山东省自然科学基金e星体在线登录齐鲁青年学者计划的支持。


论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202202564

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c03680


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