Revealing tensor monopoles through quantum-metric measurements
磁单极是一种有趣的拓扑对象，在规范理论和拓扑态中起着核心作用。虽然传统的单极子是在奇维平坦空间中发现的，例如三维中的狄拉克粒子和五维中的非阿贝尔杨子，但更奇特的物体被预测存在于偶数维中。这是“张量单极子”的情况，它与广义（张量）规范场有关，并且可以在四维平坦空间中定义。在这项工作中，我们调查的可能性，创建和测量这样一个张量？通过引入一个现实的三带模型定义在一个四维参数空间。我们的探测方法是基于这样的观察，即这个张量的拓扑电荷，我们涉及到广义Berry曲率，可以直接从量子度量中提取。我们提出了一个现实的三能级原子系统，张量单极子可以产生和揭示通过量子测量。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas hep-th
Monopole-like orbital-momentum locking and the induced orbital transport in topological chiral semimetals
本工作揭示拓扑手性半金属（如RhSi和PdGa）中单极子轨道动量锁定纹理，并证明其产生大的轨道霍尔效应和巨大的手性依赖轨道磁电效应，为轨道电子学与对映体识别应用铺路。
2023-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Five-dimensional Floquet topological semimetals with emergent Yang monopoles and linked Weyl surfaces
本文研究时间周期驱动下的五维普通绝缘体，揭示其可转变为含 Yang 磁单极子或相连 Weyl 面的 Floquet 拓扑半金属，并在强驱动下成为 Floquet Chern 绝缘体。
2025-01-07 cond-mat.mes-hall
Direction-dependent magnetoelectric conductivity from dipolar topological semimetals
Shiv Nadar Institution of Eminence（希夫纳达尔卓越机构）
本研究计算了涡旋节线环和霍普夫半金属的磁电导率，发现偶极贝里曲率产生方向依赖的奇次磁场响应，区别于单极型半金属。
2026-10-21 cond-mat.mes-hall hep-th
Band Topology and Linking Structure of Nodal Line Semimetals with Z2 Monopole Charges
本文研究了带有$Z_{2}$带电荷的节线拓扑半金属的能带拓扑和相关的连接结构，当自旋轨道耦合可以忽略时，这种拓扑半金属可以在三维系统中实现$P$反演和时间反演$T$的组合下不变性.与已知的仅由$π$ Berry相保护的$PT$对称节线（其中可以存在单个节线）相比，具有$Z_{2}$双电荷的节线应该总是成对存在。我们证明了一对带有$Z_{2}$负电荷的节线是由{ \it双带反转}（DBI）过程产生的，并且所产生的节线总是在两个最高占据带之间形成的{ \it由另一节线连接}.结果表明，无论是链接结构和$Z_{2}$的电子电荷的表现形式的非平凡的带拓扑特征的{ \it第二Stiefel-Whitney类}，它可以读出的威尔逊环谱。我们证明，在不存在Berry相的情况下，第二个Stiefel-Whitney类可以作为$PT$不变二维（2D）绝缘体的明确定义的拓扑不变量。在此基础上，我们提出了带$Z_{2}$负电荷的节线对的产生和湮灭可以介导正常绝缘体和三维弱Stiefel-Whitney绝缘体（3D weak SWI）之间的拓扑相变.此外，使用第一性原理计算，我们预测ABC-堆叠graphdiyne作为一个节线半金属（NLSM）与$Z_{2}$具有链接结构的电荷。最后，我们发展了一个计算第二类Stiefel-Whitney类的公式，该公式基于反转不变动量的宇称本征值，用于证明在$T$破缺微…
2018-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$PT$ Symmetric Real Dirac Fermions and Semimetals
近年来，外尔费米子因其非平凡的电荷而具有丰富的唯象性，引起了凝聚态物理的广泛关注。在这里，我们提出了一个理论的真正狄拉克点，可以理解为真正的单极子在动量空间，作为一个真正的推广外尔费米子的现实被赋予的$PT$对称性。在$PT$对称Dirac半金属中研究了Weyl半金属拓扑特征的实对应，如Nielsen-Ninomiya no-go定理、$2$ D亚拓扑绝缘体和Fermi弧，并讨论了其与实相关的拓扑结构.特别地，我们基于最近提出的关于$PT$对称Dirac节线半金属的冷原子实验和量子材料，构造了一个真实Dirac半金属的极小模型。
2017-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
RKKY interaction of magnetic impurities in multi-Weyl semimetals
本文系统地研究了带有任意电荷$Q$的Weyl半金属中两种磁性杂质之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用.发现RKKY相互作用对$Q\geq2$具有本质的各向异性，其对费米能级和杂质分离的依赖性直接受电子电荷的控制.随着$Q$的增加，RKKY相互作用变得更加长程和各向异性，这使得有趣的磁序更容易形成，因此可能在自旋电子学中有重要的应用。
2017-07-02 cond-mat.mes-hall
Floquet-engineering of nodal rings and nodal spheres and their characterization using the quantum metric
表现出节线或节面的半金属代表了一类新型的拓扑物质状态。虽然传统的外尔半金属表现出动量空间狄拉克单极，但这些更奇特的半金属可以具有类似于扩展单极的不寻常的拓扑缺陷。在这项工作中，我们描述了一个方案，通过该方案，节点环和节点球可以实现在合成量子物质通过定义良好的驱动协议。作为我们工作的一个中心结果，我们通过量子度规来描述这些节点缺陷，量子度规是一个与量子态几何相关的规范不变量。在节点环的情况下，其中的Berry曲率和传统的拓扑响应是不存在的，我们表明，量子度量提供了一个可观察到的签名，这些扩展的拓扑缺陷。此外，我们证明了量子度量测量可以用来直接检测与节点球相关的拓扑电荷。我们讨论了可能的实验实现的Floquet节点缺陷在几个层次的原子系统，铺平了道路的Floquet扩展单极子在量子物质的探索。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas hep-th
Weyl Semimetal and Topological Phase Transition in Five Dimensions
我们研究了五维空间（5d）中的两个Weyl半金属推广，这两个推广分别具有Yang单极和Brillouin区中的链接Weyl曲面，并携带第二个Chern数作为拓扑数.特别是，我们表明，一个杨的自然减少到两个Weyl表面的Hopf链接时，$\mathbf{TP}$（时间反演结合空间反演）对称性被打破。然后，我们研究了不同拓扑数的绝缘体之间的相变在5d。在类似的3D的情况下，5D Weyl半金属出现作为中间相在拓扑相变。
2017-06-05 cond-mat.mes-hall
Layer Construction of Three-Dimensional Z2 Monopole Charge Nodal Line Semimetals and prediction of the abundant candidate materials
本研究将层构造方法扩展至拓扑半金属系统，通过非点式对称性堆叠二维$\mathcal{PT}$对称Dirac半金属构造三维$\mathbb{Z}_2$节线半金属，并结合第一性原理计算预测了122种候选电子材料。
2023-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar Weyl semimetals
本文提出一类受对称性保护的偶极Weyl半金属，其单极子-反单极子Weyl点对产生量子化偶极Berry通量，构造交错Chern数以区分拓扑，并揭示了表面Fermi弧、零能hinge态及$π$通量涡旋响应等物理特征。
2024-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Universal Higher-Order Topology from 5D Weyl semimetal: Edge topology, edge Hamiltonian and nested Wilson loop
高阶拓扑绝缘体（HOTI）或多极绝缘体，托管特殊的角状态，被发现[arXiv：1611.07987，arXiv：1708.03636]。有人独立地发现[arXiv：1702.00624]，连续5维（5D）外尔半金属一般具有角态，4D A类和3D AIII类拓扑绝缘体也是如此。在本文中，我们进一步证实，5D Weyl半金属，降维后，导致普遍的高阶拓扑。首先，我们解释了一个离散的对称性保护的5D Weyl半金属，并描述了降维的5D Weyl半金属流行的HOTI在连续极限。在最一般的边界条件下，我们计算了5D Weyl半金属边态所携带的拓扑电荷。拓扑荷是一个狄拉克算符，这也可以从边哈密顿算子总是3D外尔半金属的形式看出。这种边缘拓扑结构导致边缘的边缘状态，或角状态，一般，这表明5D Weyl半金属被认为是HOTI角状态的物理结构起源。此外，我们还计算了5D Weyl半金属的嵌套威尔逊圈，发现其拓扑结构与Dirac环的威尔逊圈完全相同.
2020-06-10 cond-mat.mes-hall hep-th
Topological Numbers and the Weyl Semimetal
在偶数d+1维动量空间中，广义狄拉克磁单极是由格林函数的外尔哈密顿量构造的。在3+1维时空中，粒子的（单位）电荷等于缠绕数和陈数，表示为贝里曲率的积分。基于陈数和缠绕数的等价性，提出了外尔半金属相的手征耦合场论作用量。在单圈级，有效作用产生手征磁效应和反常霍尔效应。陈数在电导率中作为系数出现，从而强调了拓扑的作用。手征费米子对输运现象的反常贡献反映为带有拓扑项$(\bm{E}\cdot\bm{B})$的规范反常。还讨论了磁单极和陈数与半经典手征动力学理论的关系。
2017-11-08 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Topological Properties of the Chiral Magnetic Effect in Multi-Weyl Semimetals
基于手征动力学理论计算了多Weyl半金属中的手征磁效应。多WSM是指在Weyl点附近具有非线性和各向异性色散关系的具有多个非线性电荷的WSM，我们需要扩展线性色散关系WSM中CME的传统计算。研究了多WSM中CME的拓扑特性，不仅包括静态磁场，还包括动态时变磁场。我们提出了一个实验装置来测量多重电荷通过隐藏在动态CME的拓扑性质。
2017-08-03 cond-mat.mes-hall hep-ph
Magneto-optical transport in type-I multi-Weyl semimetals in the presence of orbital magnetic moment
Lalit Narayan Mithila University（拉利特·纳扬·米提拉大学）；M. R. M. College, Lalit Narayan Mithila University（拉利特·纳扬·米提拉大学 M.R.M. 学院）
研究第一类多外尔半金属的磁光输运，在半经典玻尔兹曼框架内推导相关磁导率解析表达式，阐明贝里曲率与轨道磁矩的相互作用，为多外尔半金属磁光响应提供实验可观测特征。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The semiclassical theory of anomalous transport in type-II topological Weyl semimetals
外尔半金属具有低能激发，充当动量空间中Berry曲率的磁单极。这些涌现的单极子是外尔半金属所展示的广泛新颖的输运性质的核心。外尔半金属中节点周围的Berry曲率的奇异性使得在零外加磁场下出现大的反常输运系数成为可能。最近一个新的类别，称为II型外尔半金属，已被证明在各种材料，其中外尔节点是倾斜的。我们在这里提出了一个研究的异常输运在这一类新的外尔半金属。我们发现，这些II型外尔点的倾斜参数是密切相关的零场横向输运性质。我们还发现，温度依赖性的化学势起着重要的作用，在确定如何传输系数可以有效地探测Berry曲率的II型外尔点。我们还讨论了我们的工作的时间反演打破II型外尔半金属的实验影响。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall
Quantum Oscillation Signatures of $\mathbb{Z}_2$ Monopole Charge in Nodal-Ring Semimetals
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Imperial College London（帝国理工学院）；Seoul National University（首尔国立大学）
研究三维节线半金属中节环携带的贝里相位\(w_1\pi\)和\(\mathbb{Z}_2\)单极电荷\(w_2\)，发现磁量子振荡能诊断\(w_2\)，信号与磁场方向有关，还预测弱掺杂的三维ABC堆叠石墨二炔在特定场范围有此振荡。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall
Experimental Observation of Tensor Monopoles with a Superconducting Qudit
在规范理论和拓扑物质中，磁单极扮演着中心角色。在物理学中有两种基本类型的磁单极：矢量磁单极和张量磁单极。矢量单极子的例子包括3D中的狄拉克磁和5D中的杨磁，它们在凝聚态或人工系统中被广泛研究和观察。然而，张量单极子的研究较少，它们的观测还没有报道。在这里，我们通过实验构造了一个自旋为1的可调哈密顿量来产生一个张量π，然后用超导量子线路测量它的独特特性。对具有三重简并点的四维Weyl类哈密顿量的能量结构进行了研究。通过量子测量，我们报告了测量Dixmier-Douady不变量的第一个实验，张量的拓扑电荷。此外，我们观察到拓扑相变的拓扑Dixmier-Douady不变量，而不是陈数用于传统的单极在奇维空间的特点。
2020-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Cohomology of knotted semimetals in three dimensions
本文将外尔半金属的上同调拓扑分类方案推广到具有时空反演对称性的节线半金属，用Mayer-Vietoris序列显式证明了$\Z_2$单极荷的外尔荷抵消条件，并将其与节线纽结的环绕数和第二斯蒂弗尔-惠特尼类联系起来。
2023-12-04 cond-mat.mes-hall math-ph math.AT
Merging of momentum-space monopoles by controlling magnetic field: From cubic-Dirac to triple-Weyl fermion systems
我们分析了一个广义Dirac系统，其中沿$k_{x}$和$k_{y}$轴的色散是$N$次方，沿$k_{z}$轴的色散是线性的.当外加磁场时，在一定的临界磁场之外，一般会出现$N$电子对。当磁场的方向朝向$z$轴旋转时，单极子移动到北极，而反单极子移动到南极。当磁场变得与$z$轴平行时，它们合并成一个正电子或一个反电子，其正电子电荷为$\pm N$。所得到的系统是一个多Weyl半金属。这种系统的特征性质是反常霍尔效应和手征反常增强了$N$倍，并出现了$N$费米弧。这些现象将在狄拉克和三重外尔费米子系统（$N=3$）中进行实验观察。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Anomaly-induced sound absorption in Weyl semimetals
本文发展了外尔半金属在磁场中吸声的半经典理论。我们着重讨论了这种材料的能带结构中Berry单极子的存在对吸收的贡献，或者说，由于手征反常和手征磁效应对吸收的贡献。声吸收主要来自能量空间中的Weyl节点的运动，与声波的传播相关。我们认为，声磁手征二向色性，这是发生在吸收的声音是不同的相反的传播方向，并为相反方向的磁场，可以是一个明确的探针的带拓扑结构。在时间反演Weyl材料中，与声磁吸收相关的部分在磁场中为负。与正异常相关的传输磁导相比，该效应的符号的差异源于在声音传播问题中没有磁场的情况下谷电化学不平衡的存在。在中心对称的Weyl半金属中，Weyl节点很少，在低频下磁吸收为负，但可以随着频率的增加而改变符号。
2021-04-15 cond-mat.mes-hall
Tensor monopoles and negative magnetoresistance effect in optical lattices
提出了在光晶格中用超冷原子模拟一类四维哈密顿算符，该算符在偶数维中具有与量子度规张量相关的张量单极。详细研究了张量单极的拓扑性质和体边界对应。通过固定沿着其中一个维度的动量，它可以被简化为一个有效的三维模型，表现出非平凡的手征绝缘体相。利用半经典Boltzmann方程，计算了磁场$B$作用下的纵向电阻，发现当超平面穿过参数空间中的张量磁单极时，存在近似$ -B^{2} $依赖的负相对磁阻效应.我们还提出了一个实验方案，通过在三维光晶格中引入一个外部循环参数来实现这个四维哈密顿量。此外，我们还表明，通过在光晶格中施加外部驱动，可以检测到量子度规张量和Berry曲率。
2020-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Topological Scaling of Nonlinear Injection current and the Quantized Circular Photogalvanic Effect (CPGE)in tilted multi Weyl semimetals(mWSMs)
Indian Institute of Technology Indore（印度理工学院印多尔分校）
研究通过非线性磁光注入电流揭示倾斜多韦伊尔半金属中手性Landau能级和多韦伊尔拓扑电荷的拓扑标度特性。
2026-02-17 cond-mat.mes-hall
Non-Abelian anomalies in multi-Weyl semimetals
在晶体环境中，我们构造了由单对Weyl节点的（反）负电荷$n$和$n=1,2,3$组成的时间反演对称破缺多Weyl半金属（mWSM）的有效场理论.从连续模型和晶格模型，我们表明，一个mWSM与$n>1$可以通过将线性分散的简单Weyl费米子（与$n=1$）的$n$口味的洗澡水的$SU(2)$非阿贝尔静态背景规范场。这样的$SU(2)$场保持了一定的晶体对称性（在我们的结构中是四重旋转或$C_4$），但破坏了洛伦兹对称性，导致非线性带谱（即$E \sim (p^2_x + p^2_y)^{n/2}$，但$E \sim |p_z|$，例如，其中动量${\bf p}$是从Weyl节点测量的）。因此，有效场论显示出$U(1) \times SU(2)$非阿贝尔反常，产生反常霍尔效应，它的非阿贝尔推广，和各种手征电导率。反常违反守恒律是由电荷$n$和特定的代数性质的$SU(2)$李群，我们进一步证实了通过数值计算的常规和“同位旋”密度从mWSM的晶格模型。这些预测也支持强耦合（全息）mWSM的描述。总之，我们的研究结果统一了任意重电荷$n$（具有费米弧表面态的$n$副本）的mWSM的场论描述，在桌面实验中预测非阿贝尔异常的签名，并铺平了探索多重费米子异常结构的路线，在任意半整数或整数自旋表示下变换。
2020-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Stable Higher-Order Topological Dirac Semimetals with $\mathbb{Z}_2$ Monopole Charge in Alternating-twisted Multilayer Graphenes and beyond
本研究证明具有 $\mathbb{Z}_2$ 单极荷的狄拉克点相可稳定存在于真实材料中，提出交替扭转多层石墨烯作为首个实现实例，揭示其高阶体-边界对应和铰链态，并构建模型及列出可能空间群以指导实验实现。
2023-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Topological Photocurrents in the Chiral Weyl Semimetal RhSi
外尔半金属是电子带在动量空间中的孤立点交叉的晶体。与每个交叉点（或Weyl节点）相关联的是一个整数拓扑不变量，称为Berry电荷。新的Weyl材料的发现推动了对直接来自Berry电荷的新性质的研究。圆形光电流效应（CPGE），即圆形偏振光产生的电流，其方向取决于被吸收光子的螺旋度，是外尔拓扑中出现的宏观性质的一个引人注目的例子。最近，有人预测，与外尔节点附近的光学跃迁相关的电流产生率与其电荷成正比，并且与材料的特定参数无关。在保持镜像对称的外尔半金属中，这种普遍的光电流被相反电荷的能量等效节点的相反贡献强烈抑制。然而，当所有的镜像对称性都被打破时，如在手征外尔系统中，具有相反拓扑电荷的节点不再退化，打开了光子能量的窗口，拓扑CPGE可以出现。在这项工作中，我们测试这一理论通过测量的光子能量依赖性的CPGE在手性Weyl半金属RhSi。该光谱与拓扑CPGE完全一致，因为它揭示了在0.65 eV处关闭的低能窗口中的响应，与理论推导的能带结构定量一致。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall
Photoinduced topological phase transition from a crossing-line nodal semimetal to a multiple-Weyl semimetal
我们提出了一个简单的方案来构建一个模型，其费米面是由交叉线节点。哈密顿量由一个正常的跳跃项和一个附加项组成，该附加项在镜面反射下是奇的。线节点沿着镜像不变平面出现，其中每个线节点携带量化的Berry磁通量。我们明确地构建了一个模型与$N$折叠旋转对称，其中的$2N$线节点合并在北极和南极。光辐照诱导拓扑相变。当我们沿着$k_z$轴照射时，在这些极点处出现了携带负电荷$\pm N$的点节点，而所有的线节点消失。所得到的系统描述各向异性的多外尔费米子。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tensor-monopole-induced topological boundary effects in four-dimensional acoustic metamaterials
针对弦理论预测的四维张量单极子等更高形式张量规范场奇点缺乏实验研究的问题，本文利用人工声学超材料构建四维系统，实验揭示三维子系统中的费米弧与狄拉克锥表面态，为探索高维拓扑现象提供新平台。
2025-04-17 cond-mat.mes-hall
Emergent Electromagnetic Induction and Adiabatic Charge Pumping in Weyl Semimetals
研究了外尔半金属中绝热量子相的光伏效应。我们特别关注的情况下，其中一个外部交流电场施加到半金属。在这个装置中，我们表明，光电流是由交流电场。通过考虑广义外尔哈密顿量的非线性项，它表明，光电流是由圆，而不是线性，偏振光。这种光生伏打电流可以理解为动量空间中的一种涌现的电磁感应;外尔节点是动量空间中的一个磁链，其电场是由圆周运动感应的。这一结果不同于传统的光伏效应，并可能用于实验识别手性晶体中的外尔半金属。
2016-07-22 cond-mat.mes-hall
Quantum Effects of Impurities and Lattice Defects in Topological Semimetals
拓扑半金属是一类新颖的三维电子相，其特征在于在费米能级处具有拓扑保护的锥形带接触。这些带接触点是动量空间中Berry曲率的单极子，有效地实现了（3+1）维Weyl费米子作为涌现准粒子。这些特征对扰动是鲁棒的，但并非完全不敏感。在这篇论文中，我们探索了无序Weyl半金属（WSMs）的肥沃土壤，特别是通过分析现场随机场，随机光滑的电势区域，点状标量杂质，和晶格点缺陷在其电子结构和电动力学性质的影响。
2022-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Phase transitions in a holographic multi-Weyl semimetal
近年来，在全息方法应用于强相互作用凝聚态系统的研究中，物质的拓扑相引起了人们相当大的关注。特别是，全息模型的无隙外尔和多外尔半金属，其特征在于在一个晶格上的动量空间中的Berry曲率的反对称缺陷，最近制定。在本文中，出于寻找拓扑全息相的动机，我们表明，全息模型的多Weyl半金属具有相当丰富的景观相。特别是，它包括一个新的阶段，我们称之为$xy$的，稳定的强耦合，因为我们明确地显示的自由能和准正常模式分析。此外，我们还通过反常输运系数给出了它的表征。我们希望我们的研究结果将激励未来的工作探索拓扑相位的全息实现。
2020-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Anomalous conductivity tensor in the Dirac semimetal Na_3Bi
Na 3Bi是一种狄拉克半金属，具有受保护的节点，可能对磁场B中的时间反演不变性的破坏敏感。我们报告的实验表明，电导率和电阻率张量表现出强大的异常在B。电阻率$ρ_{xx}$是B-线性高达35 T，而霍尔角表现出一个不寻常的轮廓接近阶梯函数。电导率$σ_{xx}$和$σ_{xy}$在大B下具有相同的幂律依赖性。我们提出，这些显着偏离传统的运输结果从一个不寻常的敏感性的运输寿命B。并与Cd_3As_2作了比较。
2015-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Higher-Order Topological Superconductivity of Spin-Polarized Fermions
研究了中心对称铁磁金属中自旋极化电子的超导电性。由于电子的自旋极化和费米统计，超导配对函数自然具有奇宇称。根据Fu、Berg和Sato提出的宇称公式，当正常金属具有奇数个费米面时，奇宇称配对导致常规的一阶拓扑超导性。在这里，我们推导出表征中心对称超导体高阶拓扑结构的拓扑不变量的广义宇称公式。在此基础上，我们系统地分类了铁磁金属所有可能的能带结构，这些能带结构可以诱导出反转保护的高阶拓扑超导电性。其中，掺杂铁磁结半金属被认为是最有希望的高阶拓扑超导正常态平台。在二维空间中，我们证明了掺杂狄拉克半金属的奇宇称配对诱导出二阶拓扑超导体。在三维空间中，掺杂节线半金属的奇宇称配对产生了一个带负电荷的节线拓扑超导体。另一方面，掺杂半导体结线半金属的奇宇称配对诱导出三维三阶拓扑超导体。我们的理论表明，超导性和铁磁结半金属的组合开辟了一个新的途径，未来的拓扑量子计算使用马约拉纳零模式。
2020-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Direct optical detection of Weyl fermion chirality in a topological semimetal
外尔半金属（Weyl semimetal，WSM）是一种新的拓扑相，其中外尔费米子（Weyl fermions，WFs）作为赝磁单极子出现在动量空间中。WFs的手征性，由π电荷的符号给出，是外尔物理的核心，因为它直接作为拓扑数的符号，并产生了诸如费米弧和手征异常的奇异性质。尽管是WSM的定义属性，WFs的手性从未被实验测量过。在这里，我们通过测量响应于圆偏振中红外线的光电流来直接检测WFs的手性。由此产生的光电流由WF的手性和光子的手性两者决定。我们的研究结果为实现广泛的理论建议铺平了道路，通过光学和电学手段来研究和控制WFs及其相关的量子异常。更广泛地说，这两个手性类似于2D材料中的两个谷，导致3D晶体中的新自由度，具有潜在的存储和携带信息的新途径。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inherited topological superconductivity in two-dimensional Dirac semimetals
在什么条件下，超导体会从它的母体正常态继承拓扑保护节点？在具有破缺的时间反演对称性的Weyl半金属的上下文中，配对序参量通过谐波和必然的节点来分类[Li和Halfman，Phys. Rev. Lett.，120，067003（2018）]。在这里，我们表明，类似的结论也可以适用于二维狄拉克半金属，虽然节点的存在条件更复杂，这取决于在山谷和子格空间的配对矩阵结构。我们分析和数值计算了基于单层和扭曲双层石墨烯的狄拉克系统的Bogoliubov-de-Gennes准粒子谱。我们发现，在山谷内的内子格配对的情况下，和山谷间的内子格配对，在BdG谱（这是从正常状态下的狄拉克锥继承）的点节点被保护的一维缠绕数。使用单层和扭曲双层石墨烯的紧束缚模型证实了超导电性的节点结构。值得注意的是，BdG谱是节点，即使与动量无关的“裸”配对，然而，获得动量依赖性和点节点投影到拓扑非平凡费米表面上的布洛赫态，类似的精神，在拓扑绝缘体的表面上的Li-HaldG超导体和Fu-Kane邻近诱导的超导体。
2021-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Experimental discovery of Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一类可以被视为石墨烯破坏时间反转或反转对称的三维类似物的材料。外尔半金属中的电子表现为外尔费米子，它具有许多奇异的性质，如手征反常和晶体动量空间中的磁单极。外尔半金属的表面态在两个相对的表面上显示出一对纠缠的费米弧。然而，外尔半金属的存在尚未得到实验证明。在这里，我们报告的实验实现的Weyl半金属TaAs通过观察费米弧形成的表面状态，使用角分辨光电子能谱。我们的第一性原理计算，匹配非常好的实验结果，进一步证实了TaAs是外尔半金属。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nernst Thermopower of Time-Reversal Breaking Type-II Weyl Semimetals
外尔半金属在外尔节点周围有线性能量色散，以及在这些点周围的动量空间中的贝里曲率单极。这些特征在Weyl半金属中产生了独特的输运特征，例如在没有施加磁场的情况下的横向输运，称为异常输运。第二类外尔半金属，最近实验证明在几种材料中，分类外尔节点的倾斜。本文从理论上研究了时反断裂Ⅱ型外尔半金属中的热电输运。我们的研究结果检查异常和非异常的贡献之间的平衡能斯特效应时，受到外部磁场。我们还展示了如何增加散射时间在这些材料中的热电输运增强效果。由于温度依赖的化学势已被理论证明是最重要的考虑异常运输时，我们还研究了类似的考虑如何影响能斯特热势在非异常的情况下。
2018-09-02 cond-mat.mes-hall
Polarization jumps by breaking symmetries of two-dimensional Weyl semimetals
电极化的强度作为一个整体量由绝缘系统中的现代极化理论描述，而不能在导电系统中定义。当系统中的参数逐渐变化时，只要间隙保持打开，偏振总是平滑地变化。在本文中，我们专注于二维Weyl半金属，主机的Weyl节点的对称性保护，并研究了极化的行为时，一个破缺项$M$的引入和间隙打开。我们表明，可以有一个跳跃之间的$M\to0^+$和$M\to0^-$限制。我们发现，跳跃是普遍描述的``外尔偶极子”代表如何外尔节点的电荷在倒易空间中的位移。我们的结果适用于一般的二维Weyl半金属。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topology, Monopole Nodal Lines, and the Origin of Large Fermi Arcs in Transition Metal Dichalcogenides XTe$_2$ (X=Mo,W)
近年来，过渡金属二硫属化物（TMD）作为拓扑材料引起了极大的兴趣-中心对称的$β$相TMD的单层已被鉴定为2D拓扑绝缘体（TI），并且非中心对称的$γ$相MoTe $_2$和WTe $_2$的块体晶体已被鉴定为II型Weyl半金属。然而，ARPES和STM探针的这些TMD揭示了巨大的，“弧形”的表面状态压倒，有时被误认为是，小得多的拓扑表面费米弧散装II型外尔点。在这封信中，我们使用第一性原理计算和（嵌套）Wilson环来分析$β$ -和$γ$ -MoTe $_2$的体和表面电子结构，发现$β$ -MoTe $_2$（$γ$ -MoTe $_2$，带保留对称性失真）是一个反演对称指示的$\mathbb{Z}_{4}$ -非平凡（$noncentrosymmetric, non$ - $symmetry$ - $indicated$）由双带反转驱动的高阶TI（HOTI）。MoTe $_2$的两种结构相都表现出与WTe $_2$相同的表面特征，这表明大费米弧实际上在拓扑上并不平凡，而是HOTI特有的分裂和带隙的四重表面态。我们还表明，当忽略SOC的影响，$β$ -MoTe $_2$是一个具有$\mathbb{Z}_{2}$ -非平凡结线（MNLSM）的半金属。这一发现证实了由双带反转驱动的MNLSM是HOTI的弱SOC极限，这意味着MNLSM是具有平带铰链态的高阶拓扑$semimeta…
2019-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weyl Semimetal and Nonassociative Nambu Geometry
拓扑材料的特征在于具有非平凡拓扑性质的电子能带结构。本文在由电中性费米子双线性张成的线性算子空间中引入了一个算子基。这些带投影密度算符是直接利用电子能量能带结构的本征函数构造的，并且不需要假设平坦的Berry曲率。其结果是，我们的一套运营商有更广泛的有效性，是敏感的物理现象，在平坦的曲率极限是不可检测的。特别是，我们表明，Berry的配置Weyl半金属引起这些带投影密度算子的非零雅可比算子，这意味着出现的非结合性的位置的Weyl节点。由此产生的非结合性遵守基本恒等式，即南武括号的定义性质，因此可以称之为非结合南武几何。我们还导出了相应的不确定原理。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
A synthetic monopole source of Kalb-Ramond field in diamond
磁单极子在基础物理学的各个领域中发挥着核心作用，从电磁学到物质的拓扑状态。虽然在高能物理学中，它们的观测是难以捉摸的，但最近在合成物质中发现了人造规范场的源。弦论是一个包含量子力学的潜在统一框架，它将电动力学中传统的\emph{vector}规范场提升为\emph{tensor}规范场，并预言了四维空间中更奇异的\emph{tensor monopoles}的存在。在这里，我们报告的表征的张量合成在一个4D参数空间中的一个单一的固态金刚石缺陷的自旋自由度。利用两种互补的方法，我们通过测量张量的量子化拓扑荷和辐射的Kalb-Ramond场来刻画张量的量子化。通过引入一个虚拟的外场，打破手征对称性，我们进一步观察到一个有趣的光谱过渡，其特征在于由镜像对称性保护的光谱环。我们的工作代表了在固态系统中首次检测到张量单极子，并开辟了模拟受弦论启发的奇异拓扑结构的可能性。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological nodal line semimetals with and without spin-orbital coupling
我们从理论上研究了具有晶体对称性保护的节线的三维拓扑半金属。与具有点节点的TSM相比，例如，Weyl半金属和Dirac半金属，其中导带和价带在离散点处接触，在这些新的TSM中，两个带在布里渊区的闭合线处交叉。我们提出了两类新的对称性保护的节线的存在和存在的自旋轨道耦合（SOC）的情况下，分别。在前者中，我们讨论的节线的反演对称性和时间反演对称性相结合的保护，但不像任何以前研究的节线在同一对称类，每个节线有一个$Z_2$负电荷，只能创建（湮灭）成对。在第二类中，与SOC，我们表明，非对称性（螺旋轴）保护四带交叉节线的系统具有反转和时间反演对称性。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall
Topological responses from chiral anomaly in multi-Weyl semimetals
多Weyl半金属是一种具有多个外电荷的离散Weyl节点的拓扑相，在电场和磁场的作用下，会出现轴向电流不守恒的手征反常现象.系统地研究了电磁场和轴向电磁场共同作用下多Weyl半金属中与手征反常有关的电子输运性质。研究发现，非均匀应变引起的反常霍尔电导率与轴向矢势成线性关系。轴向电场导致轴向霍尔电流，该电流与动量空间中Weyl节点的距离成比例。即使在没有外部电磁场的情况下，这种轴向电流也可以通过精细地设计轴向电磁场来产生外尔费米子的手征积累。因此，这项工作提供了一个在Weyl半金属的手性积累的产生机制，并可能在谷电子学的新兴领域的Weyl半金属的应用提供了新的思路。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall
Fermi arcs for generic nodal points hosting monopoles or dipoles
Shiv Nadar Institution of Eminence (SNIoE)（Shiv Nadar卓越机构）
本文系统建立了计算任意节点简并和能带色散下费米弧表面态构型的框架，涵盖单极子与偶极子节点，为角分辨光电子实验提供理论指导。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall hep-th
Anomalous transport properties of Dirac and Weyl semimetals
本文主要讨论Dirac和Weyl半金属中电子准粒子的广泛拓扑性质。它们的非平凡拓扑由Weyl节点附近的类似Berry-Berry曲率以及节点之间的能量和动量空间分离来量化。动量分离，也称为手征位移，是这篇综述的关键内容之一。我们表明，它可以动态地产生在狄拉克材料中的背景磁场。我们也特别注意各种形式的相互作用的背景电磁场和狄拉克和Weyl半金属的拓扑特征。特别是，我们讨论了他们的签名功能的电力和手征电荷，热量的运输，以及与费米弧状态的量子振荡。费米弧状态的耗散输运的起源是严格审查。最后，一个一致的手征动力学理论的描述外尔半金属的评论和它的应用程序进行了演示。
2018-04-16 cond-mat.mes-hall hep-ph hep-th
Signatures of topology in generic transport measurements for Rarita-Schwinger-Weyl semimetals
以RSW半金属为例，研究了节点半金属能带拓扑特征在二阶非线性响应系数和平面霍尔磁电导率中的体现，发现前者存在量子化响应且不依赖化学势与温度，后者线性依赖磁场的部分仅在能谱倾斜时非零。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall hep-th
Dirac charge in antiferromagnetic topological semimetals
The University of Tokyo（东京大学）；University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
本研究揭示了反铁磁狄拉克半金属中狄拉克点的隐藏性质，并通过光电流响应检测了狄拉克电荷。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Acoustic spin-1 Weyl semimetal
拓扑半金属作为自旋为1的Weyl点，在Dirac和Weyl点之外，引起了人们的广泛关注。然而，自旋为1的外尔半金属，它只拥有自旋为1的外尔点在一个干净的频率窗口，没有任何其他节点的阴影，尚未被发现。在这里，我们报告的第一次自旋1外尔半金属的声子晶体。自旋为1的外尔点由两个线性色散和一个额外的平带接触，从下到上的三个带都带有（-2，0，2）或（2，0，-2）的负电荷，并导致在第一和第二带之间以及第二和第三带之间存在双费米弧。我们进一步观察到强大的传播对多关节和拓扑负折射的声表面弧波。我们的研究结果为在宏观尺度上探索自旋为1的外尔物理的奇异性质铺平了道路。
2020-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermion-induced quantum critical points in three-dimensional Weyl semimetals
最近，通过无符号量子蒙特卡罗模拟，在二维（2D）狄拉克半金属和蜂窝晶格上的凯库勒价键固体之间的纯一级跃迁中发现了费米子诱导量子临界点（FIQCP）[Nature Communications 8，314，（2017）]。在这里，我们调查可能FIQCP在三维拓扑Weyl半金属在$Z_3$的破缺转变，是pueclously一级根据朗道标准。我们构造了一个具有三维双Weyl费米子（$\pm$ 2）的晶格模型，并证明了在有限的Hubbard相互作用下发生的$Z_3$双Weyl费米子跃迁.此外，使用重整化群分析，我们确定这样的过渡作为一个真正的FIQCP的立方项是无关紧要的，并在低能量出现扩大的U（1）对称性。我们进一步讨论了这种FIQCP在三维双外尔半金属中的量子临界行为和实验特征。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High-field magnetoconductivity of topological semimetals with short-range potential
外尔半金属是物质的三维拓扑状态，在某种意义上，它们在动量空间中拥有成对的Berry曲率的单极子和反单极子，导致手征异常。手征反常在平行强磁场中具有正的磁导性或负的磁电阻率。然而，最近的几个实验外尔和狄拉克拓扑半金属显示在高场负的磁导率。在这里，我们研究的Weyl和狄拉克半金属在短程散射势的存在下的磁导率。在沿两个Weyl节点连接方向施加的强磁场中，我们发现沿磁场方向的电导率由费米速度决定，而不是由朗道简并度决定。我们确定了三种情况下，高场磁导率是负的。我们的研究结果表明，高场正磁导率可能不是一个令人信服的签名的手征异常，并将有助于解释最近的实验和早期的理论的不一致性。
2015-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Tensor Monopoles and Gerbe Invariants in Three-Dimensional Topological Matter
该研究在三维拓扑物质中实现了对应丛gerbe的动量空间张量磁单极，构造张量Berry联络并揭示其与$\u2124$量子化效应的关联，拓展至多体相互作用情形，为gerbe不变量的电磁探测提供新方向。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electronic properties of graphyne-$N$ monolayer and its multilayer: even-odd effect and topological nodal line semimetalic phases
本文研究了石墨炔- $N$（由$sp$和$sp_2$键组成的平面碳片）的单层和ABC叠层的电子结构和拓扑性质。利用密度泛函理论和有效连续介质模型，我们发现苯环间碳-碳三键数$N$对能带结构的依赖性存在显著的奇偶效应.具体地说，偶- $N$石墨炔单层在费米能级附近具有双简并导带和价带，并且在其ABC多层中，双简并带的带反转导致具有非平凡$\mathbb{Z}_2$电荷的半金属相。相反，奇$N$单层在单独的谷中具有单简并带，并且其ABC多层可以仅具有$\mathbb{Z}_2$ -平凡节线。具有较大$N$的ABC石墨烯由于较小的层间耦合而倾向于平凡绝缘体，而外部压力诱导从平凡相到节线半金属相的拓扑相变。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall
A Quantum Framework for Negative Magnetoresistance in Multi-Weyl Semimetals
Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）
本文提出了一种多韦尔半金属中负磁电阻的量子力学框架，通过Landau量子化和奇点异常机制解释了负磁电阻的实验特征。
2025-12-31 cond-mat.mes-hall
Viscoelastic response and anisotropic hydrodynamics in Weyl semimetals
本文研究时间反演对称性破缺的Weyl半金属中黏弹性响应，发现费米面拓扑与各向异性在黏弹性张量中体现，并影响频率和费米能量标度，为输运实验探测各向异性提供途径。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-ph
