Topologically Enhanced Harmonic Generation in a Nonlinear Transmission Line Metamaterial
非线性传输线（NLTL）是常用于参量放大和脉冲产生的非线性电子电路。以前已经表明，谐波产生可以增强，冲击波抑制，在所谓的“左手”NLTL，左手介质的独特性质的表现。在这里，我们证明了左手NLTL中的谐波产生可以大大增加拓扑边缘状态的存在。我们的NLTL是Su-Schrieffer-Heeger（SSH）晶格的非线性模拟。最近对非线性SSH电路的研究研究了基谐波模式的孤波和自聚焦行为。然而，我们发现，频率混合过程中的SSH NLTL有重要的影响，以前被忽视。在第一谐波处的拓扑边缘模式的存在可以产生传播到晶格中的强高次谐波信号，作为有效的非局部交叉相位非线性。我们观察到的最大三次谐波信号强度是5倍的一个可比较的左手NLTL的传统设计，和250倍的拓扑非平凡和平凡的晶格配置之间的强度对比。我们的工作可能有紧凑的电子频率发生器的应用程序，以及推进拓扑状态的非线性效应的基本理解。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall
Topological Metamaterials based on polariton rings
陈省身绝缘体相出现在二维阵列的极化激元环的时间反演对称性被打破，由于应用的平面外磁场。塞曼分裂与自旋轨道耦合的光子模拟（TE-TM分裂）的相互作用导致了合成U（1）规范场的出现和拓扑非平凡谱隙的打开。这导致类似于在量子霍尔效应中形成的那些的拓扑保护的手性边缘状态的开始。在一维锯齿形排列的极化激元环中，形成了类似于Su-Schriller Heeger（SSH）模型的边缘态。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall
Breakdown of helical edge state topologically protected conductance in time-reversal-breaking excitonic insulators
本文通过 Hartree-Fock 计算和量子输运模拟，揭示了 WTe₂ 中自旋螺旋序激子凝聚体导致的时间反演破缺如何使螺旋边缘态电导量子化失效，并解释了实验中电阻随边缘长度的标度行为。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced chiral and helical Majorana edge modes in a two-dimensional Ammann-Beenker quasicrystal
近年来，准晶系统中拓扑相的无序效应的研究受到了广泛的关注。在这项工作中，通过数值计算的（自旋）Bott指数和热导，我们揭示了无序的影响，在一个二维Ammann-Beenker平铺准晶晶格中的D类手性拓扑超导体和DIII类时间反转不变的拓扑超导体。我们证明，无论是拓扑保护的手性和螺旋马约拉纳边缘模式是强大的对弱无序的准晶晶格。更吸引人的是发现无序诱导的拓扑非平凡的阶段，表现出手性和螺旋马约拉纳边缘模式的D类和DIII拓扑超导体系统，分别。我们的研究结果为准晶系统中无序诱导的Majorana边模的研究打开了大门。
2021-10-08 cond-mat.mes-hall
Observation of topologically protected helical edge modes in Kagome elastic plates
经典介质中拓扑保护波的研究为实现奇异特性提供了独特的机会，如单向声子输运，防止后向散射和免疫缺陷。与声学和电磁领域相反，由于剪切和纵向模式的存在以及它们在界面和自由表面处的模式转换，它们在弹性固体中的观察迄今为止是难以捉摸的。本文报道了弹性介质中拓扑保护螺旋边缘波的实验观测。所考虑的结构由一个弹性板图案根据一个Kagome架构与两个狄拉克锥钻通孔引起的意外简并。对称性的小心破坏耦合相应的弹性模式，其有效地模拟量子自旋霍尔效应中的自旋轨道耦合。结果揭示了所提出的平板波导的拓扑特性，并开辟了途径，为实际实现紧凑，无源和成本效益的弹性拓扑波导。
2017-11-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Dynamical response of dissipative helical edge states
量子自旋霍尔绝缘体的特征在于拓扑保护的反向传播边缘状态。在这里，我们研究这些螺旋边缘状态下的动态响应的时间依赖的磁通偏置，在存在的热浴。结果表明，边缘载流子的弛豫时间可以从拓扑绝缘体盘的耗散响应的测量中确定。各种微扰，包括塞曼耦合和无序的影响，也进行了讨论。
2014-11-06 cond-mat.mes-hall
Observation of topological edge modes in bianisotropic metamaterials
拓扑不相似系统界面处存在鲁棒边缘模是拓扑绝缘体这一新的非平凡物质态的最有趣的表现之一。这种电子态最初是在凝聚态物理中被预测和发现的，但它们在其他物理学领域中找到了对应物，包括经典波物理学和电磁学。在这里，我们提出了第一个实验实现的拓扑绝缘体的电磁波的基础上工程双各向异性超材料。通过采用近场扫描技术，我们实验证明了拓扑鲁棒的电磁波传播周围的尖角没有背反射。
2015-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helical Luttinger liquid in topological insulator nanowires
推导并分析了强拓扑绝缘体构成的圆柱形纳米线中电子相互作用的有效低能理论。三种不同的方法提供了一个一致的图片的能带结构，其中表面状态内形成的散装间隙对应于一维带索引的总角动量。当半整数磁通量穿过纳米线时，我们发现了一种强关联的螺旋Luttinger液体，它在拓扑上受到了弱无序的保护。我们描述了如何运输实验可以检测到这种状态。
2010-06-23 cond-mat.mes-hall
Topologically trivial and nontrivial edge bands in graphene induced by irradiation
提出了一个描述二维光致共振带间跃迁材料Floquet能带结构的极小模型。我们将其应用于石墨烯，研究了光照射引起的能带特征。线性偏振光诱导伪间隙（间隙是波矢量的函数），而圆偏振光导致准能谱上的真实间隙。当光的偏振方向为线偏振且沿锯齿带的纵向时，在赝隙中出现平边带，当光的偏振方向为扶手椅带的横向时，在赝隙中出现弯曲边带，当光的偏振方向为圆偏振时，在两种带隙中均出现边带并相交.圆偏振光诱导的边缘带是螺旋形的，线偏振光诱导的边缘带是拓扑平凡的。反映石墨烯带中螺旋边缘带对的数量的Floquet带的Chern数可以简化为共振时的缠绕数。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Observation of a Majorana zero mode in a topologically protected edge channel
超导邻近配对的螺旋边缘模式，如那些拓扑绝缘体（TI），预计将提供一个独特的平台，实现马约拉纳零模式（MZM）。我们使用扫描隧道显微镜测量探测邻近诱导超导性和磁性的Bi（111）薄膜的螺旋铰链状态的影响，生长在超导Nb衬底和磁性Fe团簇装饰。与模型计算相一致，我们的测量揭示了出现在超导螺旋边缘通道和Fe团簇之间的界面上的局部MZM沿边缘具有强磁化分量。我们的实验还解决了MZM自旋特征，该特征将其与超导体中可能在零能量下意外出现的琐碎间隙状态区分开来。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Backscattering of topologically protected helical edge states by line defects
本研究提出线性排列的在位杂质可解除Kane-Mele模型中螺旋边缘态的拓扑保护，通过紧束缚模型与非平衡格林函数方法计算发现正在位势下体带隙下边缘附近电导受抑，源于带隙束缚态交叠形成的杂质通道引发背散射。
2023-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Backscattering Between Helical Edge States via Dynamic Nuclear Polarization
我们证明了二维拓扑绝缘体边界上的一维螺旋边缘态的非平衡自旋极化可以通过超精细相互作用动态地诱导核的极化。当与空间非均匀Rashba耦合相结合时，核的稳态极化在拓扑保护的边缘状态之间产生背散射，导致电导降低，其持续到零温度。我们研究这些影响在短边和长边，揭示欧姆输运在有限温度下的偏差和电流噪声谱，这可能会举行的指纹实验验证的背散射机制。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall
Characterization of helical states in semiconductor quantum wells using quantum information quantities
在自旋量子霍尔效应实验中，半导体量子阱中单电子体态和边缘态的信息含量是由被拓扑保护的边缘态决定的.为了研究这些态的信息含量，我们首先计算实际的二维单电子态，首先求解八带$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$哈密顿量以获得体态，然后求解四带有效哈密顿量以获得边缘态。作为定义量子阱的不同参数的函数，分析了类信息量的行为。结果表明，螺旋边缘状态可以挑选出使用不同的量，这些状态的丰富的现象学特征。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall
Role of helical edge modes in the chiral quantum anomalous Hall state
虽然有迹象表明，一个单一的手征量子反常霍尔（QAH）边缘模式可能已被实验检测到。最近有很多实验推测，一个单一的手征QAH边缘模式总是与一对准螺旋量子自旋霍尔（QSH）边缘模式一起实现。其原因似乎在于QAH边缘模式的起源。这些演变从QSH边缘模式通过抑制的自旋边缘模式之一的铁磁体或磁性杂质的应用程序。在这项工作中，我们处理一个实质性的“如果？问题-在QSH边缘模式（这些QAH边缘模式从其演化）没有被拓扑保护的情况下，则QAH边缘模式也不会被拓扑保护，因此不适合在任何应用中使用。此外，作为一个推论，人们还可以问，如果QSH边缘模式的拓扑保护在演化过程中没有延续到QAH边缘模式，那么我们的“如果？“的场景变得明显。这个“如果”的解决方案的“如何”？“谜题是我们工作的主要目标。我们表明，在类似的设置受无序和非弹性散射，运输通过平凡QAH边缘模式导致霍尔电阻的量子化，而不是通过拓扑QAH边缘模式。这也许是一个实质性的重新解释那些实验，声称要找到签名的手征（拓扑）QAH边缘模式，虽然在准螺旋QSH边缘模式。
2017-12-27 cond-mat.mes-hall
Helical edge and surface states in HgTe quantum wells and bulk insulators
量子自旋霍尔（QSH）效应是一种新的物质状态的性质，其保持时间反演，在体中具有能隙，但在边缘具有拓扑鲁棒的无隙态。最近，它已被证明，碲化汞量子阱实现这种新颖的效果。在本工作中，我们从现实的紧束缚模型出发，证明了HgTe量子阱中螺旋边态的存在，并计算了它们的物理性质。我们还表明，3d碲汞是一个拓扑绝缘体单轴应变下，并表明，表面状态描述的单组分无质量的相对论狄拉克费米子在2+1维。实验预测的基础上从现实的计算得到的定量结果。
2007-05-10 cond-mat.mes-hall
Plasmon-polariton from a helical state in Dirac magnet
与拓扑保护的一维螺旋态相互作用的光场被示出为支持一维等离子体激元极化激元，其特征在于由非线性色散。在二维狄拉克磁体中，这些电光激发被限制在畴壁中，因此，提供了通过改变磁畴配置来操纵量子光学状态的可能性。导出了这种拓扑等离子体激元-极化激元的精确谱方程。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Robustness of Helical Hinge States of Weak Second-Order Topological Insulators
研究了三维弱二阶拓扑绝缘子（WSOTI）螺旋铰链态对无序的鲁棒性。纯WSOTI是由弱$\mathbb{Z}_2$一阶拓扑绝缘体通过表面能带反转得到的。WSOTI中的体态和表面态都是带隙的，带隙中的谷动量锁定螺旋铰链态受到表面谷陈数的拓扑保护。在弱无序的情况下，螺旋铰链态对无序是鲁棒的，而态的量子化电导由于谷间散射是脆弱的。随着无序度的增加，系统经历了一系列的量子相变：从WSOTI到弱一阶拓扑绝缘体，然后到扩散金属，最后到Anderson绝缘体。因此，我们的研究结果完全建立了WSOTI相作为一个真正的物质状态，并打开了一扇门的二阶valleytronics，允许一个控制谷自由度通过螺旋铰链状态。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall
Quantum Spin Hall Effect with Extended Topologically Protected Features in Altermangetic Multilayers
研究利用交变磁性突破传统约束，在交变磁性多层膜中实现具有多对无能隙螺旋边缘态的量子自旋霍尔相，并通过第一性原理计算验证Fe$_2$Se$_2$O多层膜材料，为设计拓扑相提供新蓝图。
2025-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac cone with helical spin polarization in ultrathin $α$-Sn(001) films
在InSb（001）衬底上生长的SnSn（001）薄膜中观察到了自旋分裂的二维电子态。角分辨光电子能谱学（ARPES）对这些薄膜进行揭示Dirac-cone的线性色散周围的表面布里渊区的$\barΓ$点，这表明几乎无质量的电子属于二维表面态。这些状态分散在薄膜中的块状量子阱状态之间的带隙中。此外，圆二色性的ARPES和自旋分辨的ARPES研究表明螺旋自旋极化的Dirac锥状表面状态，这表明在散装拓扑绝缘体（TI）的拓扑保护字符。这些结果表明，准三维TI相可以实现在薄膜的零间隙半导体。
2013-11-21 cond-mat.mes-hall
Topological Charge/spin density Wave in InAs/GaSb Quantum Wells under an In-plane Magnetic Field
利用自洽平均场论研究了面内磁场作用下InAs/GaSb量子阱中量子自旋霍尔态的相互作用效应。我们构建了一个相图作为层内和层间相互作用的函数，并确定了两个新的阶段，电荷/自旋密度波阶段和激子凝聚相。电荷/自旋密度波相是拓扑非平凡的螺旋边缘输运在边界处，而激子凝聚相是拓扑平凡的。塞曼效应是强烈的重整化，由于在某些参数制度的系统中的相互作用，导致一个小得多的g因子，这可能会稳定的螺旋边缘输运。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Electrically controlled crossover between $2π$- and $4π$-Josephson effects through topologically-confined channels in silicene
我们提出了一种可调拓扑约瑟夫森结在硅烯静电门可以切换之间的平凡和拓扑结。这些方面是一个可调的相变的拓扑限制谷手征态从自旋简并到自旋螺旋制度的结果。我们计算Andreev束缚态在这样的结分析使用低能量近似的紧束缚模型的硅烯在接近s波超导体，以及在数值上的短和长结制度，并在存在谷间散射。结合拓扑平凡和非平凡的地区，我们展示了如何谷间散射可以有效地打开和关闭内的约瑟夫森结。这构成了一个拓扑约瑟夫森结与电可调准粒子中毒源。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall
Synthetic Kramers pair in phononic elastic plates and helical edge states on a dislocation interface
在传统理论中，拓扑能带性质是块体材料的固有特征，不依赖于参考系的选择。在这种情况下，体-边缘对应的原理可以用于预测拓扑不同材料之间边缘状态的存在。在本研究中，我们提出并仔细研究了一个刻有Kekulé变形蜂窝图案的二维弹性声子板，发现赝自旋和与赝自旋相关的Chern数不是不变的性质，并且$\mathbb{Z}_2$数不再是检验边缘态存在的充分指标。还揭示了独特的赝自旋织构和赝磁场。最后，我们成功地设计和实验实现了合成的螺旋边缘状态的位错界面上连接两个子域与散装模式相同的相对平移。边缘状态也通过激光测振仪成像。
2020-11-30 cond-mat.mes-hall
Experimental Milestones Towards Majorana Braiding with Acoustic Metamaterials
本研究利用无源多层声学谐振器首次实验实现含复序参量和格点变化化学势的通用Kitaev链，验证了类马约拉纳边缘模式的特性与稳定性，为拓扑编织和非阿贝尔物理研究奠定实验基础。
2025-10-30 cond-mat.mes-hall
Time-reversal invariant finite-size topology
本文在时间反演不变的量子自旋霍尔绝缘体和三维强拓扑绝缘体中揭示了有限尺寸拓扑，发现低维受拓扑保护的边界模式，并在1T'-WTe2中预测了该现象，表明无需大合成维度即可实现高维拓扑。
2023-01-06 cond-mat.mes-hall
Topological sound in active-liquid metamaterials
由自推进粒子组成的液体已经通过使用分子、胶体或宏观成分在实验上实现。这些活性液体即使在没有外部驱动的情况下也可以自发地流动。与自发活动流不同，密度波在受限活动液体中的传播还没有得到很好的研究。在这里，我们利用一个合成规范场的手征流和电子的顶部的密度波之间的映射布局的人工结构的拓扑有源超材料的设计原则。我们设计的超材料，打破时间反演对称使用晶格组成的环形通道充满了自发流动的活性液体。这种有源超材料支持拓扑保护的声音模式，单向传播，没有反向散射，沿着样品边缘或畴壁，尽管过阻尼粒子动力学。我们的工作说明了如何宇称对称性破缺超材料结构结合微观不可逆性的活性物质导致新的功能，不能实现仅使用被动材料。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Topological phase transition measured in a dissipative metamaterial
我们构建了一个超材料的射频谐振子，并发现两个拓扑结构不同的阶段所造成的耗散工程到系统。这些阶段是由体能量传输的量化值区分。我们的电路的脉冲响应的测量和用于重建周围的暗模式的能带结构和绕组数的电路本征函数。我们的研究结果表明，耗散可以导致拓扑输运在更广泛的一类物理系统比以前考虑的。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall physics.class-ph quant-ph
Conductance through a helical state in an InSb nanowire
电子的运动和它的自旋一般是不耦合的。然而，在具有强自旋-轨道相互作用（SOI）的一维材料中，螺旋状态可以在有限的磁场下出现，其中相反自旋的电子将具有相反的动量。这种螺旋状态的存在有自旋过滤和库珀对分裂器设备的应用，是一个必不可少的成分，实现拓扑保护的量子计算使用马约拉纳零模式。在这里，我们报告的量子点接触（QPC）形成的锑化铟纳米线的磁场的函数的电导测量。在超过3 T的磁场下，$2e^2/h$平台显示出朝向$1e^2/h$的折返电导特征，其在包围$1e^2/h$平台之前宽度随磁场线性增加。旋转外部磁场平行或垂直于自旋轨道场，使我们能够清楚地将这种实验特征归因于SOI。我们将我们的观测结果与包含SOI的QPC模型进行了比较，并提取了~6.5meV的自旋轨道能量，这明显强于通过其他方法获得的SO能量。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall
Topological waveguide based on metamaterials of magnetic solitons
从理论上研究了磁孤子的耦合旋转模，其中磁孤子与最近邻磁孤子的距离是交错的。在一维二分晶格中，类似于Su-Schrieffer-Heeger模型，存在一个以连接拓扑上不同的两相的畴壁为界的中间能隙回转模式。作为一个技术应用，我们表明，在一个二维孤子晶格的一维畴壁字符串可以作为一个拓扑波导的磁激发，它提供了功能的信号本地化和选择性传播的频率模式。我们的结果提供了一种替代的方式来控制磁激发模式，通过使用磁性超材料的未来自旋电子器件。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological mechanics of gyroscopic metamaterials
拓扑机械超材料是一种人工结构，其不寻常的特性与电子和光学材料一样受到保护。在这里，我们提出了一个实验和理论研究的主动超材料-包括耦合陀螺仪的晶格-打破时间反演对称。这些新结构的振动光谱显示出一个由拓扑保护的边缘模式填充的声波间隙，这些边缘模式仅在一个方向上传播，不受无序的影响。我们提出了一个数学模型，解释了如何通过控制底层晶格的扭曲的边缘模式的手征可以切换。这种效应允许根据需要确定边沿电流的方向。我们设想这些边缘模式的应用程序的无损耗，单向，声波波导的设计，并在实验中证明这一功能。
2015-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Spin-helical detection in a semiconductor quantum device with ferromagnetic contacts
自旋-螺旋态，出现在准一维（1D）通道与自旋-轨道（SO）耦合，支持努力实现拓扑保护量子位的基础上的马约拉纳模式在半导体纳米线。由于真实设备中存在的非理想性，检测螺旋状态具有挑战性。在这里，我们通过紧束缚计算表明，通过使用铁磁接触，它是可能的，以检测螺旋模式具有高灵敏度，即使在现实的设备效应，如量子干涉的存在。这是可能的，因为螺旋模式的自旋选择性传输特性。此外，我们发现自旋极化接触提供了一个独特的途径来研究螺旋态的自旋织构和自旋动量锁定特性。我们的研究结果不仅对正在进行的Majorana量子比特的开发感兴趣，而且对于实现可能的基于自旋的量子器件，例如基于自旋螺旋通道的量子自旋调制器和互连也感兴趣。
2021-04-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of transport by helical edge states
通过微波实验模拟量子自旋霍尔效应，研究螺旋边缘态对光角动量单向输运的动态特性，发现其传播速度慢且抗散射，对实际应用有潜在影响。
2025-12-05 cond-mat.mes-hall
Acoustic higher-order topological insulator on a Kagome lattice
高阶拓扑绝缘体（TI）是最近预测的一类服从扩展拓扑体边界对应原理的物质拓扑相。例如，二维（2D）二阶TI不像标准2D TI那样展现无间隙的一维（1D）拓扑边缘状态，而是具有拓扑保护的零维（0D）角状态。到目前为止，高阶TI仅在经典的机械和电磁超材料中表现出量子化的四极极化。在这里，我们实验实现了二阶TI的声学超材料。这是第一个实验实现的一种新型的高阶TI，呼吸Kagome晶格的基础上，具有零四极极化，但非平凡的散装拓扑结构的特点是量化的Wannier中心（WC）。与以前的高阶TI实现，角状态不仅取决于散装拓扑结构，但也对角落的形状，我们的实验表明，它们存在于锐角角的Kagome晶格，但不是在钝角角。这种形状依赖性允许角状态充当拓扑保护但可重构的局部共振。
2018-06-25 cond-mat.mes-hall
Engineering topologically protected zero-dimensional interface end states in antiferromagnetic heterojunction graphene nanoflakes
本文基于修正Kane-Mele模型研究相反反铁磁序石墨烯纳米片异质结，发现并验证了可精确调控、抗多种无序和缺陷的拓扑保护零维界面端态。
2024-10-29 cond-mat.mes-hall
Helical Edge States and Quantum Phase Transitions in Tetralayer Graphene
具有自旋动量锁定的螺旋导体是马约拉纳费米子的有前途的平台。在这里，我们报告观察两个拓扑结构不同的阶段支持螺旋边缘状态的电荷中性Bernal堆叠的四层石墨烯在霍尔酒吧和Corbino几何形状。随着磁场B和离面位移场D的变化，我们观察到由绝缘相和两个金属相组成的相图，分别具有0，1和2个螺旋边缘状态。这些阶段占一个理论模型，涉及到他们的电导自旋极化平台。它们之间的过渡产生层间跳跃，静电和交换相互作用能之间的竞争。我们的工作突出了复杂的竞争对称性和丰富的量子相在少层石墨烯。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
SAW interdigitated transducers as topological mechanical metamaterial
建立了一种描述声表面波叉指换能器（IDT）各电极机械位移和电流的格点模型。叉指换能器的每个电极被视为一个质量块，它通过弹簧与相邻的电极机械连接，并通过电容器与相邻的电极电气连接。一个典型的SAW叉指换能器的导纳进行了模拟，并与精确的有限元法模拟的结果进行了比较。通过模拟称为打嗝谐振器的IDT结构的导纳来证明该晶格模型的实用性，该IDT结构在带隙的中心具有模式。它示出在这里，该模式是一个拓扑保护的边缘状态所描述的1D Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型。打嗝谐振器已经在商业产品中使用了几十年，因此它可以被认为是第一种大规模生产的拓扑机械超材料。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Sub-nm wide electron channels protected by topology
自旋和动量的螺旋锁定以及禁止后向散射是拓扑保护态的关键性质。它们有望实现新型的信息处理，如通过提供纯自旋电流的自旋电子学，或通过在拓扑状态与超导体的界面上使用马约拉纳费米子的容错量子计算。到目前为止，用于实现马约拉纳费米子所需的螺旋导电通道是通过将轴向磁场施加到常规半导体纳米线来产生的。避免磁场显著提高了电路设计的可能性。在这里，我们表明，亚纳米宽的电子通道与自然螺旋存在于最近发现的拓扑绝缘体Bi 14 Rh 3I9的表面台阶边缘。扫描隧道光谱揭示了电子通道在200 meV的大带隙内的能量和空间上都是连续的，从而证明了其非平凡的拓扑结构。在密切相关的，但拓扑平凡的绝缘体Bi 13 Pt 3I 7中没有这些通道证实了通道的拓扑性质。反向散射自由电子通道是Bi 14 Rh 3I9结构的直接结果，Bi 14 Rh 3I9结构是由平凡绝缘体分隔的2D拓扑绝缘的石墨烯样平面的堆叠。我们证明了Bi 14Rh3I9的表面可以使用原子力显微镜雕刻，使受保护的通道网络以纳米精度图案化。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall
Topological photon pairs in a superconducting quantum metamaterial
拓扑物理学的最新发现为无序鲁棒量子系统和技术带来了希望。拓扑状态提供了这种系统的关键成分，其特征在于增加了对无序和不完美的鲁棒性。在这里，我们使用超导量子比特阵列来设计一维拓扑非平凡量子超材料。通过对所制作的阵列进行微波光谱分析，我们在实验上观察到了基元激发的光谱。我们不仅发现了单光子拓扑态，而且发现了由于量子比特固有的非谐性而产生的奇异束缚光子对带。此外，我们还探测到了双光子束缚边缘局域态的特征，这暗示了我们系统中的相互作用诱导局域化。我们的工作展示了量子超材料中具有吸引光子-光子相互作用的拓扑模型的实验实现。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Helical networks in twisted bilayer graphene under interlayer bias
扭曲的石墨烯双层在局部堆叠中表现出三角形莫尔图案，其在三种基本类型AA '、AB'和BA '之间平滑地交替。在层间偏置U下，后两种类型产生光谱间隙，其特征在于相反的谷陈数。我们表明，足够大的莫尔周期和偏见，这些地区成为电子耗尽，拓扑保护螺旋模式出现在它们的边界。这就产生了一个离域的拓扑网络的Chalker-Coddington型，由谷电流涡。该网络可以通过控制谷混合吸附物的沉积来定制，该吸附物阻止选定链接中的传输，从而打开定制拓扑纳米电子学的可能性。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin filtering in germanium/silicon core/shell nanowires with pseudo-helical gap
具有强自旋-轨道相互作用的半导体可以表现出由磁场打开的具有自旋-动量锁定的螺旋带隙。这样的间隙是高度自旋选择性的，这是拓扑保护的自旋-动量锁定的结果，其可以用于自旋过滤。我们实验证明了这样的自旋过滤效应在准弹道p型锗/硅核/壳纳米线（NW），它具有一个伪螺旋间隙没有应用的磁场。极化空穴自旋注入到NW是使用钴铁磁接触与NW上的受控自然表面氧化物作为隧道势垒来实现的。局域和非局域自旋阀效应的测量作为验证极化自旋输运的NW外的螺旋间隙。我们电调谐到螺旋间隙的NW扫描其化学势与门。在局域自旋阀几何结构中观察到具有三个电阻态的磁滞回线，作为螺旋间隙中自旋过滤的证据。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
One-dimensional helical transport in topological insulator nanowire interferometers
三维（3D）拓扑绝缘体的发现为产生由螺旋表面电子组成的不寻常相和粒子打开了一扇大门，提出了使用不寻常自旋性质的新应用。螺旋电子输运的证明是拓扑绝缘体物理和器件应用的关键一步。拓扑绝缘体纳米线的自旋织构表面电子在封闭的磁通量作用下形成一维能带，为实现自旋-动量锁定性质的量子输运提供了独特的纳米尺度平台。在这里，我们报告了一个拓扑保护的一维模式的表面电子在拓扑绝缘体纳米线存在于只有两个值的半磁量子通量（$\pm$ h/2 e）由于自旋贝瑞相（$π$）的观察。螺旋一维模式对无序是鲁棒的，但对垂直磁场破坏时间反演对称性是脆弱的。这一结果证明了一个设备具有强大的和容易访问的1D螺旋电子状态从3D拓扑绝缘体，一个独特的纳米电子系统，研究拓扑现象。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity induced topological state in graphene
在普通绝缘体的表面出现拓扑保护态是一种罕见的现象，迄今为止，只有少数材料具有这种性质。一个有趣的问题是关于在不同材料之间形成拓扑保护界面的可能性。在这里，我们提出，拓扑相可以通过与三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$接近而转移到石墨烯。利用密度泛函和输运理论，我们证明了在石墨烯/Bi $_2$ Se $_3$界面处，在化学键形成的边缘，形成了杂化态.该态在$Γ$点处具有Dirac-cone-like色散，并具有明确的螺旋自旋织构，表明其拓扑保护性质。这表明邻近性可以将拓扑相从Bi $_2$ Se $_3$转移到石墨烯。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Higher Chern bands in helical homotrilayer transition metal dichalcogenides
研究通过螺旋扭曲同构三重层过渡金属二硫化物实现具有更高可调陈数的关联拓扑相，展示了 C=-2 带在相互作用下的稳定性。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall
Topological protection brought to light by the time-reversal symmetry breaking
最近的拓扑能带理论区分电子带绝缘体的各种对称性和拓扑不变量，最常见的，时间反演对称性和$\rm Z_2$不变量。两个拓扑结构不同的绝缘体的界面拥有一类独特的电子状态-螺旋状态，它缩短了带隙的体积并表现出自旋动量锁定。螺旋电子的神奇和至今难以捉摸的性质，被称为拓扑保护，只要保持基本的对称性，就可以防止它们发生相干反向散射。在这里，我们提出了一个实验，揭示了拓扑保护的强度在一维螺旋边缘状态的$\rm Z_2$量子自旋霍尔绝缘体在碲化汞。在低温下，我们观察到微小磁场的巨大影响，导致电阻呈指数级增加，并伴有巨大的介观波动和间隙打开。这种教科书式的安德森局域化方案只出现在时间反演对称性破缺之后，首次直接证明了螺旋边缘态的拓扑保护强度。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall
Topological states and quantized current in helical molecules
我们报道了在垂直于螺旋轴的外电场作用下，螺旋分子中电子输运的理论研究。结果表明，在垂直电场作用下，单螺旋分子和双链DNA分子都可以出现拓扑态。这些拓扑态通过旋转横向平面内的电场保证了螺旋分子上的绝热电荷泵送，并且在零偏压下的泵送电流是量子化的。此外，量子化的电流构成多个平台，通过扫描的费米能量以及偏置电压，并保持各种模型参数，因为它们是拓扑保护免受扰动。这些结果将推动螺旋分子中电子输运的进一步实验和理论研究，并为探测生物系统中的拓扑状态和量子化电流铺平道路。
2016-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spin-helical transport in normal and superconducting topological insulators
在拓扑绝缘体（TI）中，电子输运的特征从材料内部的绝缘到其表面附近的金属而变化。然而，与普通金属不同的是，TI中的导电表面态是拓扑保护的，并且其特征在于自旋螺旋性，由此电子自旋的方向被锁定到动量方向。在本文中，我们回顾了选定的主题，最近的理论和实验工作的电子输运和相关现象在二维（2D）和三维（3D）TI。本文重点介绍了碲化汞量子阱中的量子自旋霍尔效应以及3DTI的输运性质，如表面弱反定域、半整数量子霍尔效应、s + p波诱导超导、超导Klein隧穿、拓扑Andreev束缚态和相关的Majorana中隙态。TI的这些性质具有实际意义，指导着拓扑自旋电子学路线的探索。
2012-11-30 cond-mat.mes-hall
Topologically nontrivial and trivial zero modes in chiral molecules
本研究理论分析单螺旋蛋白质夹于超导与普通金属电极间的输运，发现零偏置电导峰及马约拉纳零模，并揭示拓扑非平凡与平凡零模共存及转变机制。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Observation of the double quantum spin Hall phase in moiré WSe2
本研究在扭转双层WSe2中观测到具有一对和两对螺旋边缘态的量子自旋霍尔相，证实了伊辛自旋守恒保护下的量子输运，为低功耗自旋电子学提供了新平台。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall
Topological split-ring resonator based metamaterials with $\cal PT$ symmetry relying on gain and loss
介绍了一种依赖于平衡增益和损耗的具有奇偶时间（${\cal PT}$）对称性的一维超材料，其包括磁耦合开口环谐振器（SRR）。一个特殊的拓扑结构，结合了一个平凡的（拓扑）二聚体配置与平凡的（非拓扑）二聚体配置，其中分离的中央SRR既没有增益或损失，进行了研究。通过对这种拓扑${\cal PT}$超材料（PTMM）的动力学方面的关注，数值证明了在中心SRR处存在{ \em拓扑保护界面态}.相应的{ \em二次特征值问题}的求解表明，保护状态实际上是拓扑PTMM的一个鲁棒本征模，其特征值孤立于两带频谱的间隙中间（中间间隙状态）.直接数值模拟已被进一步用于确定这些状态的鲁棒性和动态稳定性的参数空间中的{ \em二聚强度}和{ \em增益-损失系数}。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Origin and localization of topological band gaps in gyroscopic metamaterials
相互作用的陀螺仪网络已被证明是理解和利用有限频率拓扑激励的通用结构。自旋组件引起带隙和拓扑保护波传输沿系统的边界，无论陀螺仪被安排在一个晶格或在一个无定形的配置。在这里，我们研究的不相关的周期性秩序产生拓扑间隙。从我们的模型超材料的辛动力学出发，我们提出了一个通用的方法来预测是否存在间隙，并近似陈数仅使用网络的局部特征，绕过昂贵的对角化系统的动态矩阵。然后，我们研究了强无序如何与陀螺超材料中的能带拓扑相互作用，并发现非晶陀螺陈氏绝缘体表现出类似的临界行为的周期性晶格。我们的实验和模拟还揭示了一个拓扑安德森绝缘过渡，其中无序驱动一个平凡的阶段到拓扑之一。
2020-12-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Robust zero-energy bound states in a helical lattice
原子尺度的螺旋结构作为几种材料晶格的图案存在。我们研究了一个紧束缚模型的一个单一的一维单原子链的p轨道的基础上卷曲成螺旋。从这个模型中出现的拓扑非平凡相支持一个零能量模式本地化的边界，总是嵌入在一个连续带，无论终止网站。我们确定了这个阶段的拓扑不变的零能量端模的数量相关的散装边界对应的装置，并给出严格的条件存在的束缚态。另一个，非拓扑，在模型光谱中的边缘模式有实际后果的表面状态，如三角碲和硒和其他范德华键合的一维半导体。
2017-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Topological p-n junctions in helical edge states
量子自旋霍尔效应被赋予拓扑保护的边缘模，具有无隙的狄拉克谱。沿边缘局部施加磁场导致导带和价带自旋织构缠绕的具有相反宇称的带隙边缘谱。使用Pancharatnam的处方几何相位，它表明，这种奇偶校验跨$p$ - $n$结，它可以被设计到边缘的电栅极诱导掺杂，导致相位依赖于两端电导，这是纯粹的拓扑（0或$π$）。这一事实的结果在${\mathbb{Z}}_2$分类与相关的二重性，这样的路口。电流不对称测量，这是强大的电子-电子相互作用，提出了推断这种拓扑结构。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Inversion symmetric non-Hermitian Chern insulator
我们提出了一个二维非厄米陈氏绝缘体反演对称，这是各向异性的，并在x和y方向上交错的增益和损耗。在这个系统中，传统的体边界对应关系成立。Chern数是一个拓扑不变量，它能准确地预言拓扑相变和在拓扑非平凡带隙相中螺旋边态的存在。在无间隙阶段，通过对称性隔离和保护带接触点。简并点改变了系统的拓扑结构，而例外点则破坏了螺旋边态的存在。在单向开边界条件下，系统的无隙相存在拓扑保护的螺旋边态，这是由泡利矩阵平均值的矢量场所对应的缠绕数预测的.缠绕数还标识了能带中的边缘态和体态之间的分离点。非厄米性也支持一个拓扑相位与零陈数，其中一对间隙螺旋边缘状态存在。我们的研究结果提供了对对称保护的非厄米拓扑绝缘体的见解。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On Fresnel-Airy Equations, Fabry-Perot Resonances and Surface Electromagnetic Waves in Arbitrary Bianisotropic Metamaterials, including with Multi-Hyperbolic Fresnel Wave Surfaces
我们介绍了一个理论的光学响应的双各向异性层与任意有效介质参数，这导致广义Fresnel-Airy方程的反射和透射系数在所有入射方向和偏振。这些方程的极点提供了双各向异性层和界面中法布里-珀罗共振和表面电磁波色散的显式表达式。这些共振的存在条件与体双各向异性材料的高k特征函数h（k）=0的零点和Durach等人根据双曲拓扑类对双各向异性介质的分类[Applied Sciences，10（3），763（2020）; Optics Communications，476，126349（2020）]拓扑相关。
2021-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Possible gapless helical edge states in hydrogenated graphene
本文通过第一性原理与紧束缚模型研究氢化石墨烯，发现改变氢化图案可实现约1 eV带隙及受对称性保护的拓扑螺旋边缘态，为赝自旋器件应用提供新途径。
2023-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
