TA的每日心情 | 难过 2021-3-24 17:49 |
---|
签到天数: 73 天 [LV.6]出窍
|
(话说自从大学毕了业就很少码字了,大部分时间都贡献给了lab...以前在西河老是潜着,也没觉得太憋...后来跟着跟着就来了这,这下好了,两眼黑,估摸着得吱两嗓子了,要不然可真要黑到头了....)
# M% }; |2 m! V1 z/ i
+ V3 s' c- i5 k; U加入咱这个组织几个月了,为了响应组织号召,为了四有新人的目标(有车有钱有房有女人,即有权限发帖看帖,有爱元,有子个的地盘,有人气)咱决定趁老板出去开会期间多多吱两声,为组织添砖加瓦。
i+ Q" x7 X; C/ s ^: [! r6 H0 a( q E" X
咱是理科出身的,没啥长处,就扯一下自己做过的几个project吧。
3 J, {; G9 Z9 i. I
) R& y; P0 m1 r. X" p9 V今天就聊聊目前凝聚态物理方面最热门的话题:拓扑绝缘体(topological insulator)
! h+ _0 Z5 r. \; M7 d, ?
, ~: U% q1 }2 v) [/ O/ T啥是拓扑绝缘体呢?
$ w& S. }5 O% D3 S! K, x4 B! K2 h" r, h% H, S |
一般来说,物体根据导电性质可简单的划分为导体(金属之类),半导体(如Si,GaAs,In2O3,ZnO之类)和绝缘体(大部分的有机材料,氧化物和单质类如O2,N2等等)。 这些划分呢,是根据他们自身的band structure 来决定的,主要是靠Fermi level 在band gap 以内或之上之下来决定的,还靠electron or hole 的占据态来决定。topological insulator是一种新的材料,简单来说它是介于导体和绝缘体之间的全新的一种物质,即表面为导体(2D electron gas)而内部为绝缘体。Fermi level 在这种材料中是从bandgap 穿过的,而bandgap中有穿插了surface state(即conductionband 和valanceband 之间是gapless的)。 这就决定了拓扑绝缘体的一些极为特殊的性质。
+ @3 t5 M# { g; u2 w0 c2 d5 e" [+ O$ K
为啥叫拓扑呢?
& y$ V6 F1 ^$ p* t
9 |( I' @# N# D. g: o7 A这个问题是这么回事,在凝聚态理论物理里面,有个概念叫Berry phase,80年代才提出来的,但是量子物理里面忽略了几十年的一个相位(主要是由于抵消效应所以才不重视的)。这个Berry phase在特殊的条件下,比如电子是time-dependent adiabatic evolution的,在parameter-space中环形一圈回到原点的情况下,会产生一个几何非0相位。那么这个非0相位呢,就会影响到了它的电学传输性质。在time reversal 和 inversal symmety的情况下,考虑到strong spin-obital coupling的影响,就会产生某些特殊材料的表面出现二维电子气而内部绝缘体效应了。而这个berry phase是由什么决定的呢?就是物质的band structure geometry决定的。一般数学里面用chern number来表示这个东西,所以就叫做拓扑绝缘体。 这两年的研究表明量子霍尔效应,自旋量子霍尔效应等都是由chern number 决定的。 (加点私货,前不久读非线性系统也发现用拓扑学来为系统归类,不禁感慨世界的奇妙啊....)' ^6 F- O; L o1 m7 z8 H
9 l5 Z5 [4 G! `& K$ n7 M应用. S# h8 N0 [- _( b+ d, v
( B# B0 s7 P \ t% G0 f
如果对物理稍微感兴趣的人肯定知道去年的物理诺奖--graphene,别名碳单原子层,TI和它有些类似,但是里面有更复杂和有趣的物理。譬如说TI的表面有自旋极化的电流,这种极化电流受到时间反演得对称性保护导致电子不会出现散射==〉导电性极好。自旋极化的电子一般只有在磁场下才会产生,而在这种材料中,通过控制电流方向就可以轻易改变自旋极化方向《==spin obital coupling 效应。 所以呢,这种材料在磁阻存储和量子计算机中能发挥相当惊人的....(没想好啥词,总之是申请funding中的那些blahblah的东西啦,呵呵)' B! o9 I& L; R/ Z! n" P0 l
) O+ G* O0 \* d0 ?+ E( O. c# c. i) e& e1 f* w9 a& X8 I- S! l) L j
+ n1 l+ b2 m G% { C0 R- p& @发展状态
% R- o' t* M2 S6 a0 ~
& p: c( D' |0 P; L这个理论是从2000年后逐渐提出来的,于2009年左右正式完工。向奋斗在凝聚态物理最前沿的人致以崇高的敬意!(他们是斯坦福的ZhanSC,Hasan等理论巨头,普林斯顿的NP Ong, 日本的Ando等试验巨头)。2 I4 G& O$ m% v4 f3 B/ F$ c
国内发展状况:目前中科院北物所的XueQK和ZhongF教授分别在试验和理论方面紧跟,港科大的ShenSQ教授在理论方面也是有不少贡献) 总的来说,国内这方面的课题是紧跟前沿的。( a* n! p" F5 U
3 n2 e/ V2 V. a( a2 V: U只是简单介绍一下目前在做的东西而已,就这些能拿出手了....(也考虑过帖点以前写的东西.....实在拿不出手阿,哈哈)2 E* k$ h0 T) ?* F, U- u/ T( Y
* m) h: j) A: ~+ R$ N y( c- Q" K
土鳖抗铁牛 |
评分
-
查看全部评分
|