The strong topological insulator in 3D is expected to realize a quantized magneto-electric response, the so-called axion response. However, many of the materials predicted to be topological insulators have turned out to be metallic, with bulk Fermi surfaces. Following the result of Bergman et al. (Phys. Rev. B 82, 195417 (2010)) that the helical surface states of the topological insulator persist even when the band structure gap is closed, we explore the fate of the magneto-electric response in such systems. We find a non-quantized magneto-electric coupling remains once a bulk Fermi surface opens - a non-universal axion response. More generally we find that higher dimensional analogs of the intrinsic anomalous Hall effect appear for \emph{every} Chern form - non-quantized response coefficients for gapless systems, as opposed to quantized transport coefficients in gapped systems, both with a topological origin. In particular, the non-quantized magneto-electric response in 3D descends from the intrinsic anomalous Hall effect analog in 4D.
Dirac Quantization and Fractional Magnetoelectric Effect on Interacting Topological Insulators
利用Dirac量子化方法研究了相互作用拓扑绝缘体中的分数电荷和轴子角θ。在相互作用的拓扑绝缘体中，由于边界处的常规奇通量量子化和非平凡偶通量量子化，存在两种类型的分数轴子角。在带隙时反不变系统的偶通量量子化中，我们证明了在霍尔电导为p/4 qe ~（2/2）h（p，q为奇数）的表面上存在减半的四分之一分数量子霍尔效应.能隙表面模的特征是偶通量量子化产生的非平凡的Z2反常。在复旋量场Dirac量子化的基础上，提出了电子可以看作是一个非阿贝尔色规范场约束的分数荷电夸克束缚态。
Hybridization-Induced Gapped and Gapless States on the Surfaces of Magnetic Topological Insulators
层状MnBi 2nTe 3 n +1家族代表了迄今发现的第一个本征反铁磁拓扑绝缘体（AFM TI，受组合对称性保护），为探索新的物理学提供了理想的平台，例如高温下的量子反常霍尔效应和轴子电动力学。最近的角度分辨光电子能谱（ARPES）实验表明，所有的终端表现出（几乎）无间隙的拓扑表面状态（TSS）的AFM状态内，违反了定义的AFM TI，作为研究的表面应该是-打破和开放的差距。在这里，我们解释这个奇怪的悖论使用的表面-体带杂交图片。结合ARPES和第一性原理计算，我们证明，只有一个明显的间隙打开的TSS和散装带之间的杂交。所观察到的（几乎）无间隙的功能是一致的紧束缚模拟，其中TSS耦合到一个拉什巴分裂散装带再现。的Dirac-cone-like光谱功能实际上是散装起源，因此不敏感的AFM表面的断裂。这张图解释了在Bi 2 Te 3和MnBi 2 Te 4端接表面中发现的（几乎）无间隙行为，并且适用于MnBi 2nTe 3 n +1系列的所有端接。我们的研究结果突出的作用带杂化，优于磁性在这种情况下，在形成一般的表面能带结构的磁性拓扑材料的第一次。
Axionic tunneling from a topological Kondo insulator
Rutgers University（罗格斯大学）；University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学）；Harvard University（哈佛大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）；Zhejiang University（浙江大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Royal Holloway, University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）
Topological Magnetoelectric Switching on the Atomic Scale
MnBi 2 Te 4系列的内禀磁性拓扑绝缘体有望实现轴子绝缘体，轴子绝缘体是一种理论上预测的能够相互转换电信号和磁信号的物质状态，其性质令人想起宇宙学的轴子暗物质。在这里，我们报告的第一个实验实现的室温轴子单自旋开关的拓扑超材料MnBi2Te3。在扫描隧道显微镜（STM）实验中，通过使用STM针尖去除MnBi2Te4表面的Te原子层，原位产生了超材料。室温STM研究MnBi2Te3揭示了原子尺度的变化交换间隙和形成纳米级自旋气泡钉扎在亚表面缺陷。我们发现，利用STM针尖的局部电场，MnBi_2Te_3中的单个自旋态可以被可逆地转换，其磁电响应与理论预测的轴子绝缘体的响应相当。所观察到的拓扑表面磁性显着高于体Néel温度。
