Non-Floquet engineering in periodically driven non-Hermitian systems
Floquet工程是对量子系统进行时间周期调制的工程，是实现新型拓扑动力学态的核心。由于Floquet工程，出现了实验模拟拓扑材料的各种新领域。然而，传统的Floquet工程仅适用于时间周期的非耗散厄米特系统，而对于现实中的量子系统，通常会发生耗散的非厄米特过程。到目前为止，如何通过频率空间Floquet哈密顿量来刻画周期驱动非厄米系统的拓扑相位还不清楚。在这里，我们提出了非Floquet理论来识别不同的Floquet拓扑相位的时间周期非厄米特系统通过生成Floquet带隙在频率空间。在非Floquet理论中，非厄米Floquet哈密顿量的本征态在时间上被变形为Wannier-Stark局域化。值得注意的是，我们发现，不同的驱动周期的起始点的选择可以导致不同的本地化行为，这种效果可以被用来设计在耗散振荡场的量子相位检测器。我们的协议建立了一个基本的规则，描述非厄米动力系统的拓扑特征，可以找到它的应用，以构建新型的Floquet拓扑材料。
2021-05-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unconventional Floquet topological phases from quantum engineering of band inversion surfaces
Floquet工程为实现没有静态对应物的新量子相位提供了工具箱，而传统的实现可能依赖于复杂的时间演化的操纵。在这里，我们提出了一个系统的和高精度的计划，实现非常规的Floquet拓扑相位的工程本地能带结构，特别是动量子空间称为带反转表面（BIS）。该方案基于一种新的体-边界对应关系，即对于一类一般的$d$维周期驱动系统，每个BIS中形成的局部拓扑结构唯一地决定了无间隙边界模式的特征.通过工程的BIS配置，我们展示了一种高效的方法来实现，操纵和检测新的Floquet拓扑相位。特别是，我们预测了一个二维（2D）异常Floquet谷霍尔相位进行平凡的全球散装拓扑不变量，但功能保护对传播的边缘状态在每个quasienergy gap。这种新型的2D相位的非常规性质进一步说明了边缘几何形状的依赖性和其鲁棒性的无序散射检查。同时，我们还预测和研究了具有谷保护的高维反常手征拓扑相。该方案为实现和设计超冷原子和其他量子模拟器的非常规Floquet拓扑相位开辟了一条新的途径。
2022-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Floquet Engineering with Particle Swarm Optimization: Maximizing Topological Invariants
通过周期性驱动来设计具有很大拓扑不变量的拓扑相位具有重要的理论和实验意义。正如这项工作所倡导的那样，这种Floquet工程可以通过群智能家族的粒子群优化（PSO）技术优雅地实现。传统的基于梯度的优化方法不适合直接优化拓扑不变量作为整数，高效的PSO路由产生新的承诺，在搜索奇异的拓扑相位，需要有限的物理资源。我们的研究结果是特别及时的两个重要的见解，从文献中：低频驱动可能是有益的，在创建大型拓扑不变量，但一个开放式的低频驱动往往会导致剧烈波动，在所获得的拓扑不变量。事实上，使用一个简单的连续驱动的哈珀模型与三个准能带，我们表明，Floquet带陈数可以享受许多倍的增长相比，使用一个简单的谐波驱动的同一时期，而不需要更多的能源成本的驱动领域。它也被发现，由此产生的Floquet绝缘体带仍然是良好的间隙，与最大化的拓扑不变量与物理观测无间隙泵浦协议。在开边界条件下出现的许多边缘模式也与体-边缘对应一致。我们的研究结果预计将是非常有用的Floquet拓扑物质的许多不同类型的拓扑不变量的优化。
2019-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering of Chern number of topological bands in bilayer graphene by in-plane magnetic field and electrical bias
本研究基于双层石墨烯完整哈密顿量，证明通过面内磁场与电偏压可实现相变并调控四个能带的陈数，为二维材料拓扑现象研究提供新思路。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall
Strain Engineering of Photo-induced Topological Phases in 2D Ferromagnets
本研究提出应变工程可调控激光驱动二维铁磁系统的拓扑相，通过对单轴应变二维蜂窝铁磁体施加圆偏振激光产生可调合成DMI，实现拓扑相转变，为SETS新领域奠定基础。
2023-06-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering ideal helical topological networks in stanene via Zn decoration
拓扑绝缘体的xene家族在拓扑电子、自旋电子和谷电子器件的许多提议中起着关键作用。这些建议依赖于施加局部扰动，包括电场和邻近磁场，诱导拓扑相变的xenes。然而，这些技术缺乏对拓扑区域之间的界面的几何形状的控制，这是工程拓扑设备的一个关键方面。我们提出吸附原子装饰作为在Xenes中工程原子精确拓扑边缘模式的方法。我们的第一性原理计算表明，锡烯只在两个子晶格中的一个上修饰Zn原子，诱导了从量子自旋霍尔（QSH）到量子谷霍尔（QVH）的拓扑相变，并证实了自旋谷极化边缘模在QSH/QVH界面上的存在.最后，我们讨论这些边缘模式的技术应用，使原子的精度所提供的adatom操纵技术的最新进展。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering of the topological magnetic moment of electrons in bilayer graphene using strain and electrical bias
多通道二维材料（例如单层和双层石墨烯或菱面体石墨的薄膜）中的电子态的拓扑性质引起各种不寻常的磁输运机制。在这里，我们调查的拓扑磁矩（相关的Berry曲率）的电子态在双层石墨烯使用应变和垂直偏置的可调性。我们展示了如何可以可控地改变谷$g$ -因子的带边电子，$g_v^*$，在整个范围$10 < |g_v^*| < 200$，我们讨论的表现形式的拓扑磁矩的异常贡献对霍尔电导率和朗道能级谱。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A New Platform for Engineering Topological Superconductors: Superlattices on Rashba Superconductors
寻找支持Majorana费米子激发的拓扑超导体一直是凝聚态物理的重要课题。在这项工作中，我们提出了一个新的工程拓扑超导体的实验方案。在这个方案中，通过操纵放置在具有Rashba自旋轨道耦合的超导体顶部的有机分子的超晶格结构，可以在不微调化学势的情况下实现拓扑超导相。此外，通过改变有机分子的超晶格结构，可以得到不同陈数的超导体。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering 1D topological phases on $p$-wave superconductors
在这项工作中，我们研究如何，与杂质工程的帮助下，二维$p$波超导体可以作为一个平台，一维拓扑相位。我们发现，虽然手性和螺旋母态本身是拓扑非平凡的，标量杂质链上的两个系统支持多个拓扑相位和马约拉纳端态。我们开发了一种方法，使我们能够提取的拓扑不变量和subgap频谱，即使远离中心的差距，为代表的情况下，无自旋，手性和螺旋超导体。我们发现，保护非平凡相位的拓扑间隙的大小可能是底层超导体间隙的一个重要部分。
2016-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering topological states and quantum-inspired information processing using classical circuits
该研究基于电路拉普拉斯算子与薛定谔方程的对应关系，综述经典电路模拟拓扑物理及实现量子启发信息处理（含拓扑量子计算等方向）的进展，为经典系统模拟量子现象提供参考。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Floquet Engineering of Magnetism in Topological Insulator Thin Films
在拓扑材料的磁性的动态操纵演示在这里通过Floquet工程方法使用圆偏振光。随着激光场强度的增加，磁掺杂拓扑绝缘体薄膜除了发生预期的拓扑相变外，还发生了从铁磁性到顺磁性的磁相变，其临界行为强烈依赖于量子猝灭。与平衡态相比，非平衡态的居里温度随时间尺度和实验装置的不同而变化，并不完全依赖于拓扑结构的变化。我们的发现加深了对非平衡态下拓扑结构与磁性之间关系的理解，并将光电子器件的应用扩展到拓扑材料。
2021-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet engineering of topological phase transitions in quantum spin Hall $α$-$T_{3}$ system
该研究理论探究非共振圆偏振光驱动下量子自旋霍尔α-T₃系统的Floquet拓扑相变，发现自旋极化拓扑金属相，揭示交错势下拓扑不变量与中间能带占据的关联，为新型拓扑相实现提供思路。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Time-Reversal Invariant Topological Insulators With Ultra-Cold Atoms
拓扑绝缘体是一大类内部绝缘但沿边缘导电的非常规材料。这种边传输是拓扑保护的，并且是无耗散的。直到最近，所有现存的拓扑绝缘体，即量子霍尔态，都违反了时间反演对称性。然而，量子自旋霍尔效应的发现证明了新的拓扑状态的存在，而不是植根于时间反演违反。在这里，我们安排了一个实验，以实现时间反演拓扑绝缘体在超冷原子气体受到合成规范场在近场的原子芯片。特别是，我们引入了一个可行的计划，工程师尖锐的边界的“边缘状态”本地化。此外，该多带系统具有大的参数空间，表现出拓扑相和正常绝缘相之间的各种量子相变。由于冷原子系统具有前所未有的可控性，它非常适合于实现物质的拓扑态，并推动了拓扑量子计算的发展。
2010-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Converting $PT$-Symmetric Topological Classes by Floquet Engineering
Key Laboratory of Quantum Theory and Applications of Ministry of Education, Lanzhou Center for Theoretical Physics, Gansu Provincial Research Center for Basic Disciplines of Quantum Physics, Key Laboratory of Theoretical Physics of Gansu Province, Lanzhou University（兰州大学）
本研究提出利用Floquet工程通过周期驱动诱导$\mathbb{Z}_2$规范破坏，实现$PT$对称拓扑类间相互转换，产生共存奇异拓扑相，无需改变对称性，为多功能量子器件提供指导。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering topological exciton structures in two-dimensional semiconductors by a periodic electrostatic potential
本文提出利用周期性静电势混合里德伯态，在过渡金属二硫化物中实现拓扑激子带，为玻色子分数量子霍尔效应和拓扑边缘态提供新平台。
2025-09-09 cond-mat.mes-hall
Miniband engineering and topological phase transitions in topological - normal insulator superlattices
周期性堆叠的拓扑平凡和非平凡层的相反对称性的价带和导带诱导拓扑界面状态，在强耦合限制，杂交跨越拓扑和正常的绝缘体层。利用能带结构工程，可以使用IV-VI族铅锡硫属化物有效地实现这样的超晶格。这将导致涌现的迷你带与可调拓扑结构的理论和实验证明。磁光光谱证实了拓扑微带的存在，揭示了在人工超晶格微布里渊区的中心和边缘都存在朗道能级跃迁。它们的拓扑特征是确定的拓扑相变内观察到的温度的函数的迷你带。这种转变的临界温度以及微带隙和微带宽度可以通过层的厚度和组成来精确控制。这见证了一个新的完全可调的准三维拓扑状态的产生，提供了一个模板，实现磁性外尔半金属和其他强相互作用的拓扑阶段。
2021-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet topological insulators: from band structure engineering to novel non-equilibrium quantum phenomena
我们回顾使用时间周期字段的方法（例如，激光或微波场）来诱导量子多体系统中的非平衡拓扑现象。我们将讨论如何利用这些场来改变单粒子光谱的拓扑性质，以及在固态、冷原子和光子系统中的关键实验演示。单粒子Floquet能带结构提供了一个舞台，系统的动力学发挥出来，关键问题是如何获得强大的拓扑行为，在多粒子设置。在介观输运的制度，我们讨论的拓扑边缘态的Floquet频谱中诱导的表现形式。在介观输运的背景之外，在多体Floquet系统中诱导稳定的拓扑相的主要挑战是它们从驱动器中吸收能量从而升温的趋势。我们讨论了三种途径来克服这一挑战：长寿命的瞬态动力学和预热化，无序诱导的多体局域化，和工程耦合到外部浴。我们讨论的现象，可以在这些制度中的每一个探索的类型，和他们的实验实现。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering topological phases in the Luttinger semimetal $α$-Sn
众所周知，$α$ -Sn是一种典型的Luttinger半金属，在$Γ$点处具有二次带。基于有效的$k\cdot p$分析以及第一性原理计算，我们证明了多种拓扑相，包括拓扑绝缘体，Dirac半金属，Weyl半金属相，可以通过外部应变，磁场和圆偏振光（CPL）在$α$ -Sn中诱导和工程化.有趣的是，不仅是传统的I型Weyl节点，而且II型Weyl节点和双Weyl节点可以直接从二次半金属通过施加一个磁场或CPL。我们的结果同样适用于其他Luttinger半金属具有类似的晶体和电子结构，从而打开了一个途径，实现和工程多个拓扑阶段的通用平台上。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect of Magnetic Topological Insulator Thin Films by Phase Boundary Engineering
在考虑磁拓扑绝缘体（TI）自旋耦合的情况下，将TI薄膜的拓扑相图推广到包含面外（OP）和面内（IP）交换场的扩展参数空间中.结果表明，激电场可使相界发生变形，并普遍诱发量子反常霍尔效应。对于对称自旋耦合，极弱的OP和IP交换场通过用栅极偏置调谐SIA来创建QAH状态。对于反对称耦合，没有足够强的IP场，QAH相不存在。这些研究结果表明，在薄膜制度，工程相边界是一个关键的过程，有效地实现和操纵QAH效应的非耗散电子应用。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Engineering topological materials in microwave cavity arrays
我们提出了一个可扩展的架构，探索相互作用的拓扑相位的光子阵列的微波腔，使用腔和电路量子电动力学的既定技术。一个时间反演对称性破缺（非互易）通量诱导耦合的微波腔铁氧体，允许生产的各种拓扑能带结构包括$α=1/4$霍夫斯塔德模型。通过将腔耦合到超导量子位来包括有效的光子-光子相互作用，并且有效的光子-光子相互作用足以产生$ν=1/2$玻色子劳克林水坑。我们证明了精确的对角化，这种架构是强大的实验可实现的水平的混乱。这些进展提供了一个令人兴奋的机会，采用量子线路工具包的探索强相互作用的拓扑材料。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Topological state engineering by potential impurities on chiral superconductors
在这项工作中，我们考虑了潜在的杂质沉积在二维手性超导体的顶部的影响。最近发现，$s$波超导体上的磁性杂质晶格可以产生丰富的拓扑相图。我们发现，类似的机制发生在手性超导体修饰的非磁性杂质，从而避免了微妙的问题的磁性有序的吸附原子。我们通过介绍嵌入在手征$p$波超导体上的潜在杂质晶格的理论来说明该方法。虽然拓扑状态工程的先决条件是一个手征超导体，所提出的程序的结果与不同的陈数的非平凡的后裔阶段的前景。
2016-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultrafast Topological Engineering in Metamaterials
瞬态光学加热提供了一种有效的方式来触发相变在自然发生的介质，通过超短激光脉冲照射。类似的方法可以用来诱导拓扑相变的光子响应的适当工程人工结构称为超材料。在这里，我们预测的拓扑结构的转变，在光泵浦下的层状石墨烯超材料的等轴色散轮廓。我们表明，轮廓拓扑结构转换从椭圆双曲线在亚皮秒的时间尺度内，利用非凡的光热性能的石墨烯。这种新的现象使我们能够从理论上证明工程应用的衰减率近端光发射器，超快光束转向，和动态远场亚波长成像。我们的研究为超快控制光发射、光束转向和光学图像处理开辟了一种颠覆性的方法。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall
From classical to quantum regime of topological surface states via defect engineering
自21世纪末拓扑绝缘体（TI）概念提出以来，拓扑学已成为凝聚态物理研究的新范式。拓扑学作为材料的一种普遍属性的实现导致了许多拓扑效应的预测。尽管大多数经典拓扑效应都是由自旋-动量锁定拓扑表面态（TSS）的存在直接引起的，并且在理论预言TI之后不久就得到了实验证实，但许多拓扑量子效应却在很长一段时间内都是难以捉摸的。事实证明，原生缺陷，特别是界面缺陷，是这一僵局背后的罪魁祸首。即使在体状态实现量子机制之后，TSS仍然倾向于保持在经典机制中，这是由于高密度的界面缺陷，由于拓扑保护的表面状态的性质，界面缺陷经常捐赠移动载流子。然而，随着一些抑制这些效应的缺陷工程方案的出现，出现了一系列拓扑量子效应，包括量子反常霍尔效应、量子霍尔效应、量子化法拉第/克尔旋转、拓扑量子相变、轴子绝缘态、零朗道能级态等。我们回顾这些缺陷工程计划如何允许拓扑表面状态拉出来的黑暗的经典制度，并揭示其难以捉摸的量子签名，在过去的十年。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Topological Nodal Line Semimetals in Rashba Spin-Orbit Coupled Atomic Chains
研究了在等周期的调制电荷势和调制Rashba自旋轨道耦合（RSOC）作用下的原子链。我们表明，公度周期$λ=4 n$与整数$n$，通过滑动的两个阶段的电荷电位和RSOC功能的拓扑节线半金属保护的反酉粒子-空穴对称性的三维合成空间。节点线的位置和形状强烈地依赖于电荷电势和RSOC之间的相对幅度。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall
Engineering Two-Dimensional Hybrid-Order Topological Insulators via Trilayer Coupling
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
该研究提出层间工程方案，在耦合三层陈系统中实现二维混合阶拓扑绝缘体，通过层间隧穿杂化边缘态形成手性边缘模式并打开能隙，呈现边缘态与角态共存，绘制相图表明其对无序有鲁棒性，确定层间杂化是有效策略。
2026-07-15 cond-mat.mes-hall
Dirac quantum well engineering on the surface of topological insulator
我们研究了一个由薄的拓扑绝缘体夹在两个普通绝缘体之间的量子阱。更具体地说，我们考虑这些不同类型的材料之间的光滑界面，使接口主机不仅手征界面状态，其存在是由散装边缘对应，但也有大量的Pankratov-Pankratov状态。我们调查这些界面状态之间可能的杂交作为拓扑材料的宽度和特征界面尺寸的函数。最突出的是，我们发现一个非常弱的手征界面状态的影响和更常见的杂交的大规模Pankratov状态，可以很容易地理解在量子隧穿的框架中的（狄拉克）量子阱的模型，我们在这里介绍一个强大的质的区别。
2020-10-14 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Engineering of Chern insulators and circuits of topological edge states
嵌入电子系统中的杂质诱导束缚态，在某些情况下，束缚态可以杂交并导致杂质带。用杂质掺杂绝缘体已被确定为实现物质的工程电子拓扑状态的有前途的途径。在本文中，我们展示了如何实现可调的陈氏绝缘体从三维拓扑绝缘体，其表面是有间隙的，故意掺杂磁性杂质。该方案的主要优点是它是稳健的，特别是对杂质构型不太敏感。我们明确地证明了这一点的一个正方形晶格的杂质以及随机晶格。在这两种情况下，我们表明，它是可能的，通过操纵其拓扑状态改变系统的陈数由一。我们还讨论了如何可以用来工程电路的边缘通道。
2019-02-28 cond-mat.mes-hall
Engineering topological superconductors using surface atomic-layer/molecule hybrid materials
表面原子层（SAL）超导体是在洁净的半导体表面外延生长金属原子而形成的。与传统的金属薄膜相比，它们具有两个重要的特征：i）整个系统的空间反转对称性破缺和ii）对外来物种的表面吸附的高灵敏度。这些可能导致表现的Rashba效应和塞曼场施加吸附的磁性有机分子。在介绍了典型SAL超导体Si（111）-（root 7 xroot 3）-In之后，我们描述了如何利用这些特征来设计具有Majorana费米子的拓扑超导体，并讨论了它的前景和预期的挑战。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall
Engineering topological phases with a three-dimensional nodal-loop semimetal
一个三维（3D）的环形半金属相工程师的一些有趣的阶段，具有不同的奇特的拓扑表面状态。特别是，通过引入各种二维间隙项的三维紧束缚模型的一个环形的半金属，我们得到了丰富的各种拓扑相的极大兴趣正在进行的理论和实验研究，包括手性绝缘体，简并表面环绝缘体，二阶拓扑绝缘体，以及外尔半金属与可调费米弧配置文件。我们的方法背后的独特概念是工程师的拓扑表面状态，继承他们的色散关系的间隙项。研究结果为新型拓扑相的产生提供了一个较为统一的原则，对新型拓扑材料的研究具有指导意义。还进行了双末端运输研究以区分工程拓扑相。
2017-09-21 cond-mat.mes-hall
Synthetic band-structure engineering in polariton crystals with non-Hermitian topological phases
合成晶格为在清洁和受控的实验环境中模拟和探索固态材料的能带结构提供了理想的环境。到目前为止，物理实现主要集中在实现系统的不可逆图案化或干涉技术，如冷原子的光晶格。在这里，我们实现了全光激子-极化激元晶格中的可重编程合成能带结构工程。我们证明极化激元凝聚成线性一维晶格，周期环，二聚非平凡的拓扑相，和缺陷模式利用可塑性光学印记非厄米特潜在景观的激发态。凝聚晶格的稳定激发性质与站点之间的强相互作用的结果在一个积极可调的非厄米模拟的苏-Schrieffer-Heeger系统。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall
Experimental observations of topologically guided water waves within non-hexagonal structures
我们研究了一个战略性设计的正方形晶格系统内的拓扑水波。到目前为止，六角系统中的保序拓扑模主要是在电磁和声学中研究的，即无色散介质。在这里，我们展示了实验如何至关重要的几何性质的正方形结构允许拓扑运输，通常是禁止在传统的六边形结构。我们进行数值模拟，考虑到固有的色散水波和设计一个拓扑绝缘体，支持沿畴壁的绝缘保护运输。我们的测量，认为与高速相机下频闪照明，明确地表明谷锁定运输的水波内的非六边形结构。由于能量的方向性通过几何形状的可调谐性，我们的结果可用于开发高效的能量采集器，过滤器和分束器内色散介质。
2020-05-16 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Interaction-Induced Higher-Order Topological Insulator via Floquet Engineering
本文通过 Floquet 工程在方格子扩展 Bose-Hubbard 模型中实现了相互作用诱导的高阶拓扑相，揭示了 doublons 的正常与异常 Floquet 二阶拓扑角态，为超冷原子实验提供了独特平台。
2025-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Screening and atomic-scale engineering of the potential at a topological insulator surface
利用扫描隧道显微镜（STM）研究了三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$（111）表面Rb原子的分布，研究了其静电行为.带正电荷的离子被驻留在拓扑表面状态中的自由电子以及导带的带弯曲诱导的量子阱状态两者屏蔽，导致令人惊讶的短屏蔽长度。结合基于STM的原子操作的势能的理论描述，我们证明了在具有原子尺度控制的拓扑表面上创建定制的电子势景观的能力。
2013-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering second-order topological insulators via coupling two first-order topological insulators
本文提出通过层间耦合两个拓扑不变量相反的一阶拓扑绝缘体来构造具有角态的二阶拓扑绝缘体，并在多个代表性模型中验证了该方法的通用性，还发现堆叠可形成三维二阶拓扑半金属。
2024-06-03 cond-mat.mes-hall
Topological edge state engineering with high-frequency electromagnetic radiation
我们在这里概述了如何强的光-物质相互作用可以用来诱导量子相变之间的正常和拓扑相的二维拓扑绝缘体。我们考虑的情况下，碲化汞量子阱，其中带反转发生在临界值以上的井的厚度，并表明，电子状态和$E$场从非共振线偏振激光之间的耦合提供了一个强大的工具来控制拓扑结构的转变，即使是低于临界值的量子阱的厚度。我们还表明，拓扑相位特性的边缘状态，包括他们的群速度，可以调整在一个可控的方式通过改变激光场的强度。这些发现为研究拓扑绝缘体开辟了新的实验手段，并为正在积极讨论的基于拓扑绝缘体的技术提供了新的思路。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall
Optically engineering the topological properties of a spin Hall insulator
通过改变Floquet能带结构，时间周期扰动可以用来设计物质的拓扑性质。这是证明了在单色圆偏振光的存在下的自旋霍尔绝缘体。边缘态的固有自旋结构受塞曼耦合的影响，而不是由轨道效应。的光电流（和沿边缘的磁化）开发一个有限的，螺旋度依赖的期望值，并从耗散到耗散的辐射频率增加，信号的拓扑性质的变化。讨论了与Thouless的电荷泵浦和非平衡Zitterbewegung的联系，以及可能的实验。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall
Geometrical engineering of a two-bands Chern insulator in two dimensions with arbitrary topological index
二维2带绝缘体破缺时间反演对称性可以呈现拓扑相位，其拓扑相位由称为陈数的拓扑不变量表示。在这里，我们首先提出了一个有效的程序来确定这个拓扑指数。这个工具允许在原则上设想2带哈密顿与任意陈数。我们应用我们的方法，逐步构建一个量子反常霍尔绝缘体（陈氏绝缘体），它可以通过五个拓扑相位调整由陈氏数{0，+/-1，+/-2}。在一个圆柱形的有限几何形状，这样的绝缘体，因此可以维持两个边缘状态，我们解析表征。从这个非平凡的陈氏绝缘体和它的时间反转副本，我们建立了一个量子自旋霍尔绝缘体，并显示如何与一个+/-2陈氏指数相产生平凡的Z2绝缘相。
2012-05-25 cond-mat.mes-hall
Large thermoelectric figure of merit for 3D topological Anderson insulators via line dislocation engineering
研究了三维拓扑安德森绝缘体的热电性质。研究表明，在高密度位错下，在具有非零时间反转不变动量的拓扑绝缘体材料（如Bi_{1-x} Sb_x）中，通过晶格螺位错传输的一维拓扑保护导电态可以控制热电优值ZT.当化学势不超过迁移率边缘时，在室温下的ZT可以达到大的值，对于合理的参数远高于1，因此使该系统成为纳米器件热管理应用的强有力的候选者。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Selective Topological Magnon Engineering by Phonon Angular Momentum
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；LMU Munich（慕尼黑大学）
基于第一性原理自旋-晶格耦合和Floquet理论，通过相干驱动声子实现磁振子能带结构的对称选择性调控，利用携带声子角动量的圆偏振和椭圆偏振声子打开并调节狄拉克点能隙，产生和反转拓扑磁振子相。
2026-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mode-selective Single-dipole Excitation and Controlled Routing of Guided Waves in a Multi-mode Topological Waveguide
导波的拓扑链接的二进制自由度已被用于扩展光子波导的信道容量并确保通过光子波导的鲁棒传输。然而，选择性地激发与期望的自由度相关联的光学模式是具有挑战性的，并且通常需要空间扩展的源或滤波器。这两种方法是不兼容的最终目标，开发紧凑的模式选择源由单个发射器供电。此外，高度期望的功能的实现，例如多个检测器之间的导模的可控分布，由于光子损失到反射，在高度紧凑的设备中变得具有挑战性。在这里，我们证明了一个线性极化偶极类源可以选择性地激发一个拓扑鲁棒的边缘模式与所需的谷自由度。还提出了谷偏振边缘模式到两个空间分离的检测器与可重构的分裂比的反射自由路由。这种光源的光学实现将有可能拓宽拓扑光子器件的应用。
2022-04-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Three-dimensional Models of Topological Insulator Films: Dirac Cone Engineering and Spin Texture Robustness
我们设计了拓扑绝缘体薄膜的三维模型，显示了由边界处的原子尺度几何驱动的相对表面上的奇数个狄拉克锥的可调谐性。这使得能够在$Γ$点处产生单个狄拉克锥，以及当相对表面在几何上不同时，可能抑制相对表面处的狄拉克态之间的量子隧穿（和间隙形成）。表面态的自旋织构被发现从自旋动量锁定对称性的一个渐进的损失，在引入体无序，相关的渗透的边界状态内的散装表面自旋极化的变化。这些发现说明了丰富的狄拉克物理出现在薄膜的拓扑绝缘体，并可能证明工程狄拉克锥和量化的超净表面的材料中的体无序有用。
2012-10-24 cond-mat.mes-hall
Engineering Fractional Topological Superconductors: Numerical Bogoliubov-de Gennes Analysis for Parafermion Realization in FCI-Superconductor Heterostructures
本文通过数值Bogoliubov-de Gennes分析，提出在分数切尔绝缘体-超导异质结构中工程Z3 parafermion零模的方法，并展示其实验可检测的特征。
2026-11-04 cond-mat.mes-hall
Band engineering of Dirac surface states in topological insulators-based van der Waals heterostructures
三维拓扑绝缘体（TI）的体能带的非平凡拓扑性质保证了其Dirac表面能带的存在，而表面能带的色散主要由表面附近的环境决定.在这封信中，通过在原位角分辨光电子能谱（ARPES）和第一性原理计算的三维TI基范德华异质结构，我们证明，可以工程的表面能带结构的三维TI的表面修饰，而不破坏其拓扑非平凡的属性。该结果提供了一种独立控制3D TI的表面和体电子结构的方法，并为电子和自旋电子学目的的人工拓扑材料的设计提供了启示。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
Engineering artificial topological phases via superlattices
寻找新的拓扑材料和物质状态是目前量子材料研究的前沿。一个强大的方法来超越热力学空间的新的拓扑相是将不同的拓扑/功能材料组合成一个单一的材料平台，在超晶格的形式。然而，尽管以前的一些努力，在这个方向上的理论和实验之间存在着显着的差距。在这里，我们提供了第一套详细的实验验证的相图拓扑超晶格组成的原型拓扑绝缘体（TI），Bi $_{2}$ Se $_{3}$，和正常的绝缘体（NI），在$_{2}$ Se $_{3}$，通过结合分子水平的材料控制，低温磁输运测量和场理论计算。我们展示了拓扑超晶格的电子性质如何随着单位层厚度的变化而变化，并利用弱反局域化效应作为工具来定量了解每组异质结构中导电通道的演变。这项精心策划的研究为通过将拓扑材料与超导体和磁性材料等各种其他功能构建块相结合来创建各种人工拓扑相的可能性打开了大门。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering of magnetic topological insulator MnBi$_2$Te$_4$ films
Floquet工程是凝聚态物理电子态调控的重要途径。近年来，磁性拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$及其族的发现为研究量子反常霍尔效应、轴子绝缘体态和拓扑磁电效应等磁性拓扑现象提供了一个有价值的平台。基于有效模型和第一性原理计算，结合Floquet理论，我们揭示了圆偏振光（CPL）诱导奇数七层（SL）MnBi $_2$ Te $_4$薄膜的Chern数的符号反转.相反，CPL驱动的轴子绝缘体状态的量子反常霍尔态在偶数SL MnBi $_2$ Te $_4$薄膜。更有趣的是，如果MnBi $_2$ Te $_4$薄膜中表层和下层之间的范德华能隙稍微扩大，则可以在CPL下实现高的陈数$|C|=2$。我们的工作表明，光可以在MnBi $_2$ Te $_4$薄膜中诱导出丰富的磁性拓扑相，这可能在光电子器件中具有潜在的应用。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall
Engineering interaction-induced topological insulators in a $\sqrt{3} \times \sqrt{3}$ substrate-induced honeycomb superlattice
我们考虑一个蜂窝晶格上的无自旋费米子系统，基底诱导的调制静电势使单胞增加三倍。由此产生的非阿贝尔SU（2）规范场相互作用，实现了二次带交叉点（QBCP）。利用平均场论和重整化群技术，我们证明了在QBCP体系中，任意弱的排斥电子相互作用驱动系统进入量子反常霍尔态。这证明了衬底诱导局域电压是诱导拓扑量子相自发形成的有效手段。
2016-01-28 cond-mat.mes-hall
Engineering Corner States from Two-Dimensional Topological Insulators
我们从理论上证明了在二维$\mathbb{Z}_2$拓扑绝缘体中通过引入面内塞曼场可以实现具有鲁棒角态的二阶拓扑绝缘体.塞曼场破坏了时间反演对称性，从而破坏了$\mathbb{Z}_2$拓扑相位。然而，它尊重一些晶体对称性，因此可以保护高阶拓扑相。以Kane-Mele模型为例，我们发现塞曼场会使锯齿形边界的自旋螺旋边缘态产生缺口，而在锯齿形边界的交叉处会产生与场取向无关的缺口内角态.我们进一步表明，角状态对平面外塞曼场，交错的亚晶格势，Rashba自旋轨道耦合，和蜂窝晶格的屈曲是强大的，使它们在实验上是可行的。类似的行为也可以在著名的Bernevig-Hughes-Zhang模型中找到。
2020-03-22 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering of topological phases protected by emergent symmetries under resonant drives
Floquet工程是周期驱动（Floquet）系统中最具活力的领域之一，我们通常可以通过高频驱动来控制物质的相位。在本文中，与Floquet工程相结合的高频驱动器和谐振驱动器，我们提出了一种方法来实现非平凡的拓扑相位保护的$\mathbb{Z}_2 \times \mathbb{Z}_2$对称性只有在存在的$\mathbb{Z}_2$对称性，使用一个强大的紧急$\mathbb{Z}_2$对称性引起的谐振驱动器。此外，对称性保护拓扑（SPT）相位之间的非平凡和平凡的相位之间切换，只有静态横向场的方向，甚至可以利用谐振驱动器上的扰动，以实现更丰富的SPT相位。我们还讨论了模型的实时动力学，并发现系统的拓扑相位可以通过非局域序参量的倍周期来区分，就像离散时间晶体一样。实现或控制非平凡的SPT相位所需的对称性，本文提出的谐振驱动器，将揭示一个新的光观察拓扑现象的非平衡设置。
2019-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Bending Strain Engineering of Spin Transport in Quantum Spin Hall Systems: Topological Nano-mechanospintronics
量子自旋霍尔（QSH）系统可以通过拓扑边态的介导表现出奇异的自旋输运现象。在这里，一个新的概念弯曲应变工程调谐自旋输运性质的QSH系统的模型和第一性原理计算证明。有趣的是，我们发现弯曲应变可以用来减轻自旋守恒的QSH系统产生非零的自旋电流（SC），同时保留时间反演对称性，使其边缘状态的拓扑保护，以传输强大的SC没有背散射。这一新的物理机制可以用来有效地调谐SC和自旋霍尔电流在QSH系统通过控制其弯曲曲率。此外，通过“拓扑纳米机械结构”的概念，可以实现曲率可控的QSH系统。以Bi/Cl/Si（111）薄膜为例，我们证明了Bi/Cl/Si（111）薄膜的两个边缘态之间的相对自旋取向确实可以通过预先设计的固有应变引起的自弯曲行为来显著调节。因此，这种概念的“弯曲应变工程的自旋”通过拓扑纳米机械架构提供了一个有前途的路线走向实现拓扑纳米机械自旋电子学。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Floquet topological phases using elliptically polarized light
研究了一个二维拓扑系统在椭圆偏振光作用下的动力学行为。特别是，我们分析了Bernevig-Hughes-Zhang模型，当它被扰动时，使用椭圆偏振光的频率$Ω$一般描述的矢量位${\bf A}(t) = (A_{0x} \cos(Ωt), A_{0y} \cos(Ωt + ϕ_0))$。（通过适当地选择$A_{0x}$、$A_{0y}$和$ϕ_0$，可以获得线性和圆偏振作为该一般形式的特殊情况）。即使对于固定值的$ϕ_0$，我们也可以通过改变驱动器的$x$和$y$组件的比率来改变系统的拓扑特征。因此，我们发现一个丰富的拓扑相图作为$A_{0x}$，$A_{0y}$和$ϕ_0$的函数。在这些阶段中的每一个中，由陈数给出的拓扑不变量与纳米粒子边缘处存在的自旋极化状态的数量一致。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall
Engineering rich two-dimensional higher-order topological phases by flux and periodic driving
该研究在无 $\mathcal{PT}$ 和镜面旋转对称性的二维系统中发现磁通诱导的 SONLS 与 SOTI，并提出 Floquet 周期驱动方案以工程化可调的混合阶节点线拓扑相。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall
Nanoscale Strain Engineering of Giant Pseudo-Magnetic Fields, Valley Polarization and Topological Channels in Graphene
在石墨烯中存在与两个不等价谷相关的非平凡Berry相，这为研究谷投影拓扑态提供了有趣的机会。这些研究的例子包括观察单层石墨烯中的异常量子霍尔效应，通过扫描隧道显微镜组装的分子石墨烯中的拓扑零模式的演示，以及石墨烯超晶格或双层石墨烯畴壁中的拓扑谷输运的检测。然而，所有上述实验都涉及机械剥离薄片或原子接原子构造的不可扩展方法。在这里，我们报告了一种方法，通过纳米级应变工程在室温下操纵单层石墨烯的拓扑状态。通过将无应变单层石墨烯放置在结构化纳米结构上以诱导全局反转对称性破缺，我们展示了巨型伪磁场（高达800特斯拉）、谷极化和周期性一维拓扑通道的发展，用于保护应变石墨烯中手性模式的传播，从而为可扩展的石墨烯基谷电子学铺平了道路。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Engineering nodal topological phases in Ising superconductors by magnetic superstructures
近年来，人们发现面外自旋轨道耦合（SOC）对过渡金属二硫属化物（TMD）的超导电性有很强的影响。此外，在范德瓦尔斯材料上制备二维铁磁体的新技术正在迅速出现。结合这些突破，我们提出了一个实现节点拓扑超导的TMD制造纳米结构的铁磁体的顶面上的面内磁化。所提出的程序不需要应用外部磁场，并适用于单层和多层（散装）系统。拓扑相的特征包括可以通过扫描隧道显微镜（STM）技术直接观察到的马约拉纳平坦带。我们专注于NbSe $_2$，并认为所提出的结构，展示节点拓扑相可以实现现有的技术。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet engineering of topological bands in semiconductor van der Waals heterobilayers
Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）；Universidad Distrital Francisco José de Caldas（弗朗西斯科·何塞·德卡尔德斯地区大学）；Kennesaw State University（肯尼索州立大学）
该研究利用Floquet形式理论，通过光周期驱动实现了半导体范德华异质双层的拓扑相变，获得高陈数拓扑相，为固态驱动拓扑态研究提供了候选材料。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall
