2017年7月20日
最近，一个国际研究小组开发了一种创新技术，以确定晶体是否是拓扑绝缘体，并估计合成新晶体所需的化学成分和晶体结构。该研究结果发表在20日出版的《自然》杂志上TH.2017年7月和证明比目前认为大量存在于自然界拓扑绝缘体。
研究人员发现了如何识别拓扑材料的新例子，这些材料具有独特和理想的电子性能。欧洲杯足球竞彩该技术涉及到寻找能带理论(描述固体中电子的能级)与材料拓扑性质之间的联系。在图像中，两个带之间缺乏连接表明该材料是拓扑绝缘体。图片来源:自然。
拓扑材料迷人的电子特性使其能够顺利地应用于广泛的技术应用，因此在过去的10年里，拓扑材料引起了大量的实验和理论兴趣。欧洲杯足球竞彩这种兴趣导致了2016年的诺贝尔物理学奖。该材料的电子特性包括无电阻电流和以非传统方式响应磁场和电场的电势。
然而，迄今为止，创新的拓扑材料已主要通过试错的方法来发现。欧洲杯足球竞彩在Nature报道的新技术使宽范围的新的，有利拓扑绝缘体的识别。该研究似乎是在拓扑材料的物理方面的基本进展和转换，其中拓扑特征被感知的方式。欧洲杯足球竞彩
的普林斯顿大学团队成员包括Barry Bradlyn和Jennifer Cano，他们都是普林斯顿理论科学中心的副研究员;欧洲杯线上买球王志军，博士后研究员;B. Andrei Bernevig，物理学教授。该小组还包括来自毕尔巴鄂巴斯克地区大学的Luis Elcoro教授和Mois Aroyo教授;西班牙巴斯克地区大学和多诺斯蒂亚国际物理中心(DIPC)的Maia Garcia Vergniory助理教授和德国马克斯·普朗克固体化学物理研究所的Claudia Felser教授。
我们的方法可以更容易地找到拓扑材料，避免了详细计算的需要。欧洲杯足球竞彩
克劳迪娅·菲尔瑟，德国马克斯·普朗克固体化学物理研究所教授
”对于一些特殊的晶格，我们可以说，不管一种材料是绝缘体还是金属，都会发生拓扑变化，”进一步添加Bradlyn。
该研究小组指出，迄今为止，只有在材料数据库中列出的约20万材料几百已被识别为具有拓扑性质。欧洲杯足球竞彩
这提高了球队的问题：是否拓扑材料真正稀缺的，还是这仅仅反映固体的不完全理解？欧洲杯足球竞彩
詹妮弗·卡诺，普林斯顿理论科学中心副研究员欧洲杯线上买球
为了回答这个问题，研究小组使用了已有百年历史的固体带理论，这被认为是量子力学领域的早期里程碑式成就。这个理论最初是由瑞士物理学家菲利克斯·布洛赫等人提出的，他提出晶体中的电子占据特定的能级，即所谓的能带。当电子占据了一组带中的所有状态时，它们就不能移动了，因此材料就变成了绝缘体。相反，如果某些状态没有被填满，电子可以自由地从一个原子移动到另一个原子，因此这种材料可以导电。
然而，晶体的对称性的特性导致在固体中电子的量子态的鲜明特征。这样的状态可以被认为是一组由它们的形状，能量和动量确定互连带。带之间的连接的样子的曲线图缠结意大利面条股线，并导致拓扑的行为，例如，电子的能力沿着边缘或表面遍历无阻力。
为了发现各种未探索的前瞻性拓扑材料，研究人员采用了一个系统的搜索。欧洲杯足球竞彩该技术涉及集成来自不同领域的各种工具，如物理、化学、材料科学和数学。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
最初，研究人员确定了所有可能的电子带结构出现在电子轨道的所有可能的原子位置，所有可能的晶体模式或对称群，发生在自然界，除了磁晶体。为了寻找拓扑带，研究人员最初开发了一种技术来概述所有允许的非拓扑带，并认为从列表中删除的带必须是拓扑的。研究人员运用群论的工具，将自然界中可能出现的所有可能的非拓扑能带结构分类为不同的科。
随后，研究人员使用图论，通过使用搜索引擎网站之间探明链接数学的一个分支，而在允许的连接图形的整个能带结构归零。频带可被分离或连接为一个整体。在自然界中，整个可能带结构，拓扑和非拓扑，可以通过使用数学工具来确定。然而，当研究人员已经列出的非拓扑的人，他们在一个位置，以确定拓扑能带结构。
研究人员分析了各种晶体的连通性和对称性特征，并确定了一些晶体结构，由于它们的带连通性，可能包括拓扑带。研究人员在毕尔巴鄂晶体学服务器上公布了与非拓扑带以及带连通性相关的全部数据。”利用这些工具，我们的结果一起，来自世界各地的研究人员可以迅速判断感兴趣的材料有可能成为拓扑”,表示Elcoro。
Bernevig认为，这项研究表明，化学、物理和拓扑在深入了解材料方面都起着基础性的作用。欧洲杯足球竞彩”新理论内嵌了两个以前缺少的成分，带拓扑结构和轨道杂化，成为布洛克的理论和金属和绝缘体的具有拓扑性质的发现和鉴定提供了一个规范的路径。“
我们大多数人都认为，要在这个巨大的晶体类别空间中对拓扑可能性进行详尽的分类，还需要很多年．这就是为什么布拉德林和同事的研究如此令人吃惊的原因。他们开发了一套卓越的原理和算法，使他们能够一举构建出这个目录。此外，他们还将自己的理论方法与材料数据库搜索方法相结合，对大量新型拓扑绝缘子材料进行了具体预测欧洲杯足球竞彩．
大卫·范德比尔特是罗格斯大学物理学和天文学教授
的TH.eoretical basis for such materials, which are termed “topological” due to their properties that remain unaltered upon deforming, stretching or twisting an object culminated in the granting of the 2016 Nobel Prize for Physics to F. Duncan M. Haldane, Princeton University’s Sherman Fairchild University Professor of Physics, J. Michael Kosterlitz from Brown University, and David J. Thouless from the University of Washington.
物理学和化学用不同的角度描述晶体材料，在这种材料中的原子存在于规则有序的对称或模式。欧洲杯足球竞彩化学家的研究重点可能是原子及其周围的电子云或轨道，而物理学家的研究重点则是电子，电子在从一个原子移动到另一个原子时具有携带电流的能力，并通过它们的动量来描述。
这个简单的事实——电子的物理通常用动量来描述，而电子的化学通常用电子轨道来描述——使得这一领域的材料发现完全靠运气．
王志军，博士后研究员
”我们最初是为了更好地理解拓扑材料的化学性质——理解为什么某些材料必须具有拓扑性质欧洲杯足球竞彩”,表示Vergniory。
Aroyo进一步指出，“哪冒出来的是，然而，更有趣：一种方式结婚的化学，物理和数学，增加了最后缺少的成分在电子百年历史的理论，并在现今搜索拓扑材料欧洲杯足球竞彩。“