TA的每日心情 | 擦汗 2024-7-16 21:06 |
---|
签到天数: 74 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....)( a, \% W8 z+ L0 y) I1 @
" S/ m; P: c; r1 i
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。
8 E7 \: h. D6 ~# y9 `4 c8 A3 Z* m& k; s; E
咱是理科出身的,没啥长处,就扯一下自己做过的几个project吧。$ C/ \: a7 s* m
: U2 o4 F" K' |: D; _ 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)
( x9 F6 Z3 l5 @+ d; V5 J& G7 q* ~2 L% ^! E% v: {5 X4 j
啥是拓扑绝缘体呢?
3 s0 ^1 K5 o) _: R4 E$ ?; s' A& i
6 l2 v9 U% A* b' i6 W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。
( ~# u# Q! ^- |! J
3 ?) y; u! w6 k. ^' d为啥叫拓扑呢?
1 i0 h1 ^# |' m6 X( [# k9 A/ u$ q3 J( J0 U$ m* ^' m0 x& l
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....): e5 I" w+ m) B% ]) o" ?" O: M
?. e) G* g8 j
应用; k, D$ X8 u2 V) o
, V9 G# a8 _6 u1 _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), J2 ]. n, S% \2 a; r
* d$ v0 q' e$ P. R, o2 ]
: g, a) u a" E4 K
8 W& ]% J3 M2 Z3 @. W6 Y% S$ n
发展状态7 p m3 q% i* f, J& p% V" T
: a5 {/ u: ~7 G/ k) U
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)。
+ k. c. x: D; H* B! o' p" G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。7 p5 f5 O8 P$ h1 ~- \* @' Q
. `8 g+ _' C" s3 S! }) k
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)
9 d& i3 t5 W: L1 P$ J3 D6 _. p
: z$ m. W2 N$ O+ X/ @土鳖抗铁牛 |
评分
-
查看全部评分
|