Voltage-Controlled Magnetic Reversal in Orbital Chern Insulators
Chern绝缘体铁磁体的特征在于量子化的反常霍尔效应，并且迄今为止已经在磁性掺杂的拓扑绝缘体（MTI）薄膜和双层石墨烯莫尔{é}超晶格中被实验确定。我们将陈省身绝缘体铁磁体分类为自旋或轨道，这取决于轨道磁化是否来自自发自旋极化结合自旋轨道相互作用，如MTI情况下，或直接来自自发轨道电流，如莫尔{é}超晶格情况。我们认为，在一个给定的磁性状态，其特征在于，例如由异常霍尔效应的符号，轨道陈氏绝缘体的磁化强度往往会有相反的符号为弱$n$和弱$p$静电或化学掺杂。该性质使得能够在存在固定磁场的情况下实现磁状态的纯电切换。
2020-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Orbital magnetoelectric coupling of three dimensional Chern insulators
本文研究非零层 Chern 数三维 Chern 绝缘体的轨道磁电响应，提出其空间梯度以 $e^2/h$ 严格量子化的规则，并证明该效应受拓扑保护、抗无序且不依赖晶体对称性。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall
The hybrid-order topology of weak topological insulators
我们考虑弱拓扑绝缘体的双重旋转对称周围的黑暗的方向，并表明，这些系统可以被赋予的拓扑晶体结构的高阶拓扑绝缘体的旋转对称性保护。这些混合阶弱拓扑绝缘体在所有表面上显示表面狄拉克锥。平移对称性破缺扰动间隙的狄拉克锥的侧表面留下异常螺旋铰链模式。我们还证明了这种拓扑相的存在是由于量子自旋霍尔绝缘体的一个隐藏的晶体拓扑不变量，既不能通过对称性指标，也不能使用威尔逊圈不变量。考虑到最小的对称性要求，我们预计我们的研究结果可以适用于大量的弱拓扑绝缘体。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall
Polarization and orbital magnetization in Chern insulators: A microscopic perspective
本文从微观视角推导了陈绝缘体零温基态的极化与轨道磁化表达式，发现其轨道磁化与现代理论存在根本差异，并揭示了微观自由电流密度非零但宏观平均为零的特性。
2023-04-16 cond-mat.mes-hall
Orbital dynamics in 2D topological and Chern insulators
在一个相对论量子形式主义，我们研究的磁场在二维拓扑和陈氏绝缘体的应用所造成的二阶修正的作用。这使得达到的Berry曲率，轨道磁矩，态密度和能量的变化，确定其规范的大电位和输运性质的解析表达式。目前的修正，这成为相关的在相对较低的领域，由于小的差距，这些系统的特点，揭示了零场抗磁化率，可以通过外部磁场调谐。
2021-04-11 cond-mat.mes-hall
Topology of ultra-localized insulators and superconductors
Princeton University（普林斯顿大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；University of Zurich（苏黎世大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
该研究揭示了超局域化绝缘体和超导体的拓扑特性，澄清了其体-边对应关系，并探讨了传统拓扑相的可瓦尼尔化性。
2026-01-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Symplectic Hopf Insulator: Delicate Topology in Bosonic Bogoliubov-de Gennes Systems
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；University of Coimbra（科英布拉大学）
本文构建了辛 Hopf 绝缘体，一种在弱相互作用玻色系统中具有整数量子化辛 Hopf 不变量、每个原胞需两个玻色模式且边界存在精细保护的表面态的拓扑相。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Nanomechanical topological insulators with an auxiliary orbital degree of freedom
离散的自由度，如自旋和轨道，可以提供有趣的策略来操纵电子，光子和声子。由于具有自旋自由度，拓扑绝缘体在凝聚态物理、光学、声学和力学等领域引起了人们极大的兴趣。然而，轨道作为晶体的另一个基本属性，在拓扑绝缘体中却很少被研究。在这里，我们发明了一种新型的拓扑绝缘体，在纳米机械平台上具有辅助轨道自由度。我们在实验上实现了纳米机械拓扑绝缘体，其中轨道可以任意操纵的晶体。利用这一独特的功能，我们证明了不同的拓扑边缘状态之间的绝热过渡，这是一个重要的功能，复杂的系统，涉及不同的拓扑边缘通道。在一维边缘态的基础上，我们进一步构造了零维Dirac涡旋态。我们的研究结果揭示了前所未有的策略，操纵拓扑相变和研究拓扑相的物质在一个集成的平台上。
2020-06-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Non-Hermitian Topology in Hermitian Topological Matter
本文通过将体态视为环境、边界视为系统，证明厄米拓扑绝缘体的反常边界态可表现出非厄米拓扑，并在陈绝缘体边缘态和三维拓扑绝缘体表面中揭示趋肤效应与铰链态，进而完成十个对称类下的全面分类。
2025-01-06 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Spin and Charge Transport of Multi-Orbital Quantum Spin Hall Insulators
在SiC上制造铋烯为由V族原子制成的室温量子自旋霍尔绝缘体的衬底工程铺平了道路。我们在这些二维材料中进行大规模量子输运计算，以分析拓扑结构、无序、谷和自旋自由度之间相互作用所产生的丰富现象。为此，我们考虑一个最小的多轨道实空间紧束缚哈密顿量，并使用切比雪夫多项式展开技术。我们讨论了无序、亚晶格分辨势和Rashba自旋轨道耦合对量子自旋霍尔态的影响。
2018-11-13 cond-mat.mes-hall
Topology of Bands in Solids : From Insulators to Dirac Matter
布洛赫理论描述了晶体中的电子态，其能量分布为布里渊区上的能带。因此，对应于（几个）孤立能带的电子态构成矢量束。这些矢量束的拓扑性质提供了相应电子相的新特征。我们回顾这些属性的情况下（拓扑）绝缘体和半金属。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Multi-gap topology of the Wilson loop operator in mirror symmetric insulators
研究了镜像对称绝缘体中威尔逊圈算符周期谱的多能隙拓扑。我们开发了两个拓扑不变量，每个与镜像不变的间隙在威尔逊圈频谱。我们建议，这两个拓扑不变量的组合确定一般高阶体边界对应的二维镜像对称，边界阻塞拓扑绝缘体。最后，我们证明，这些新的多间隙拓扑不变量适用于异常的情况下，超出了嵌套威尔逊圈捕获的，我们随后开发的WLO沿两个正交方向之间的相关性的理解。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators by Topology Optimization
采用拓扑优化的自由材料反设计方法，合成了一种声学拓扑绝缘体（TI）。TI在优化过程中自发出现，无需对TI界面边缘是否存在伪自旋1/2态或拓扑相的陈数提出要求。由此产生的TI是被动的;由放置在空气背景中的声学上坚硬的构件组成，并且具有$\approx$ 12.5%的工作带宽，显示出高透射率。进一步的分析表明，超过99%的总电场强度的限制在TI内的最多6个晶格常数从TI界面。因此，所提出的设计优于最近的文献中关于能量传输，场限制和操作带宽的参考。
2019-04-04 cond-mat.mes-hall
Orbital Pumping in Ferrimagnetic Insulators
本研究在掺铋钇铁石榴石（BiYIG）中探测到纯轨道电流，通过多材料纳米器件对比明确了轨道泵浦起源与占比，证实界面透明度提升可同时增强自旋与轨道电流的泵浦效率。
2025-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern Kondo Insulator in an Optical Lattice
基于最近的冷原子实验，我们提出利用激光辅助的$s$和$p$轨道杂化以及人工规范场来实现和观察光学超晶格中的Chern Kondo绝缘体.在双阱正方形光晶格中，由于强的Hubbard相互作用，定域$s$轨道与巡游$p$带解耦，并被驱动到莫特绝缘体中。然后，施加拉曼激光束以诱导$s$和$p$轨道之间的隧穿，并且同时产生交错通量。由于$s$轨道态的强Hubbard相互作用，我们预言存在一个临界拉曼激光辅助耦合，超过该耦合，实现了近藤屏蔽，然后出现完全能隙的Chern Kondo相，其拓扑结构以整数Chern数为特征。作为一种强关联的拓扑态，Chern Kondo相位不同于单粒子量子反常Hall态，可以通过测量$s$轨道的能带拓扑和双占有率来识别.最后提出了陈近藤绝缘子的实验实现和检测方法。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Orbital Magnetization of Quantum Spin Hall Insulator Nanoparticles
自旋和轨道自由度都对孤立原子的磁矩有贡献。然而，当插入晶体中时，原子的轨道矩被淬灭，因为缺乏旋转对称性，这在孤立时保护它们。因此，对磁性材料的磁化的主要贡献来自电子自旋。在这里，我们表明，量子自旋霍尔绝缘体的纳米岛可以主机强大的轨道边缘磁性时，其最高占用的Kramers双重被单独占用，升级到一个电荷电流的自旋边缘电流。由此产生的轨道磁化与大小成线性比例，超过了几纳米大小的岛屿的自旋贡献。这种线性标度是狄拉克边缘态所特有的，与量子环中的薛定谔电子非常不同。模拟Bi（111）薄片，其边缘状态最近已被观察到，我们表明，轨道磁化相对于无序，热搅动，岛的形状和边缘的结晶方向是强大的，反映了其拓扑保护。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall
Spin and Orbital Magnetic Response on the Surface of a Topological Insulator
耦合的自旋和轨道自由度的表面上的一个强大的三维绝缘体，一方面，和纹理的磁性配置在相邻的铁磁膜，另一方面，研究使用相结合的运输和热力学考虑。用电子的面外轨道和自旋磁化强度表示局域磁矩与狄拉克电子之间的交换耦合，将一般铁磁自旋织构的热力学性质与零朗道能级物理联系起来.狄拉克电子携带的持续电流赋予磁纹理与Dzyaloshinski-Moriya相互作用，它表现出一个普遍的缩放形式作为电子温度，化学势和时间反演对称性破缺间隙的函数。此外，电子的轨道运动在未屏蔽的电场和局域磁序之间建立了直接的磁电耦合，从而消除了磁膜内部复杂的长程相互作用。
2014-11-08 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional orbital Hall insulators
与自旋霍尔效应（SHE）类似，轨道霍尔效应（OHE）是指由纵向施加的电场引起的轨道角动量的横向流动的产生.对于自旋-轨道耦合（SOC）相当大的系统，轨道和自旋角动量自由度耦合，并且电荷、自旋和轨道角动量激发之间的相互关系自然建立。OHE主要在金属系统中进行探索，在那里它可以非常强大。然而，它的几个功能在二维（2D）材料中仍然未被探索。在这里，我们调查的作用，轨道纹理的OHE显示的多轨道二维材料。我们预测在这些系统中，无论是在其金属和绝缘相的外观一个相当大的轨道霍尔效应。在某些情况下，轨道霍尔电流大于自旋霍尔电流，它们作为信息载体的使用拓宽了新型自旋轨道电子器件的发展可能性。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall
Tunable Chern Insulator States with Coexisting Magnonic and Electronic Topology in 2D Honeycomb Kitaev Ferromagnets
Tsinghua University（清华大学）；Peking University（北京大学）
本研究提出在Kitaev磁体MnBr$_3$单层中实现磁振子与电子Chern绝缘体相共存，并通过外磁场重取向自旋实现同步调控，为多功能自旋电子器件提供新平台。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall
Emergent topological mirror insulator in t2g-orbital systems
铁磷属化物的电子能带结构呈现出四个狄拉克锥，这是由于晶体对称性和轨道成键取向。这个标志性的签名提出了pnictide家庭作为一个理想的候选人在寻找准二维拓扑晶体绝缘体。在这份报告中，我们探讨了相互作用引起的拓扑相位，不能用传统的本地序参量。基于模型哈密顿量的对称性分析表明，在具有四元晶场对称性的化合物中，电子在低温下占据两个简并的t2 g能级，可以自发地形成新的拓扑相.我们确定了两个稳定的拓扑相位的基态，这是从自发轨道电流秩序。这些电流由轨道间库仑相互作用引起的电子相关性驱动。第一个拓扑相位是一个反常的轨道霍尔相位，其特征是一个非零的陈氏数，而第二个拓扑相位有一个消失的陈氏数，虽然有一个额外的Z2-like不变量，保持宇称。更具体地说，相互作用引起的准二维拓扑晶体绝缘体的新相受到镜面反射对称性的保护，因此可以在磷属元素化物中实现。
2014-12-19 cond-mat.mes-hall
Exciton band topology in spontaneous quantum anomalous Hall insulators: applications to twisted bilayer graphene
我们揭示了量子反常霍尔（QAH）绝缘体的中性粒子-空穴对激发的拓扑特征，这些绝缘体的导带和价带近似平坦，具有相等和相反的非零陈数。使用一个完全可解的模型，我们表明，潜在的能带拓扑结构的影响的质量中心和相对运动的粒子-空穴束缚态。这导致拓扑激子带的形成，其特征是强大的色散和Berry曲率的不均匀性。我们将这些想法应用到最近报道的对称性破缺自发QAH绝缘体在衬底对齐魔角扭曲双层石墨烯。
2021-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topology of critical chiral phases: multiband insulators and superconductors
最近的工作证明了在某些一维拓扑带绝缘体和超导体中，在定义两个拓扑非平凡相之间的量子相变的能隙闭合点处，存在着量子保护边缘态。我们展示了这幅图如何推广到属于任何手征对称性类AIII，BDI，或CII的非相互作用费米子在一维的多带临界模型。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Orbital Magnetization Measurement of the Quantum Hall to Insulator Transition
我们提出了一个磁化测量探测从量子霍尔绝缘（QH-I）状态的二维电子气在无序GaAs/AlGaAs异质结的转变。利用高灵敏度的直流力矩磁强计，我们发现了一个突变的轨道磁化精确地在临界点的QH-I转变。由于这种转变被预测为二阶量子相变，磁化的热力学特征是完全出乎意料的。观察到的特征让人想起著名的de Haas-van Alphen振荡，该振荡是由于兰道能级连续填充而引起的化学势不连续跳跃而产生的。
2003-09-03 cond-mat.mes-hall
Spin-orbital Texture in Topological Insulators
相对论性自旋轨道耦合在拓扑绝缘体和量子自旋电子学中起着重要的作用。它产生了拓扑非平凡的能带结构，并使电操纵的自旋自由度。由于自旋-轨道耦合，在动量和实空间中都可以存在丰富的自旋-轨道耦合织构。对于Bi $_2$ Se $_3$族中的三维拓扑绝缘体，具有p $_z$轨道的拓扑表面态具有对于上狄拉克锥的左手自旋织构和对于下狄拉克锥的右手自旋织构。在这项工作中，我们预测了一种新的形式的自旋轨道织构与p $_x$和p $_y$轨道。对于上狄拉克锥，左手（右手）自旋纹理耦合到“径向”（“切向”）轨道纹理，而对于下狄拉克锥，自旋和轨道纹理的耦合是完全相反的。“切向”（“径向”）轨道纹理是占主导地位的上（下）狄拉克锥，导致右手自旋纹理的平面内轨道的上和下狄拉克锥。利用自旋分辨和光子偏振角分辨光电子能谱实验观测了这种新的自旋轨道织构。
2012-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition between one- and two-dimensional topology in a Chern insulator of finite width
Aarhus University（奥胡斯大学）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
本研究展示了一种在有限宽度的陈绝缘体中实现一维和二维拓扑连续转变的方法，通过调整系统宽度并跟踪开放间隙，实现了拓扑相的平滑过渡。
2026-02-24 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian Origin of Detachable Boundary States in Topological Insulators
本文揭示拓扑绝缘体中可分离边界态与非厄米拓扑的对应关系，区分内禀与外禀非厄米拓扑的作用，并借助K-理论完成Wannier可局域性和可分离边界态的十重分类。
2025-08-28 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Topology-insensitive axion mass in magnetic topological insulators
研究了有限温度下含磁性杂质的三维拓扑绝缘体中的轴子。我们发现了稳定的反铁磁基态和铁磁亚稳态。在两种磁态下，轴子的质量都达到eV量级，在磁态的相界附近趋近于零。该结果适用于正常相和拓扑绝缘体相，即，轴子质量对拓扑状态不敏感，它将直接影响粒子轴子暗物质在未来实验中的目标质量范围。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-ph
Designing Photonic Topological Insulators with Quantum-Spin-Hall Edge States using Topology Optimization
设计光子拓扑绝缘体是非常重要的，因为它需要反转带隙周围的带对称性，到目前为止，这是通过直觉结合细致的试验和错误来完成的。在这里，我们采取了一种完全不同的方法：我们认为光子拓扑绝缘体的设计作为一个逆设计问题，并使用拓扑优化，以最大限度地提高通过一个尖锐的弯曲边缘模式的传输。由两个不同但最初相同的C $_\text{6v}$对称单位单元组成的两个设计域定义了几何设计问题。值得注意的是，优化的结果在光子拓扑绝缘体让人想起的收缩和生长方法的量子自旋霍尔光子拓扑绝缘体，但具有显着的差异，在晶体的拓扑结构以及定性不同的能带结构和显着改善的性能，如通过带隙尺寸，这是至少50%大于以前的设计。此外，我们发现一个方向的β因子超过99%，和非常低的损失急剧弯曲。我们的方法允许通过设计引入制造限制，并为设计具有迄今为止未探索的对称约束的PTIs开辟了一条途径。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Orbital magnetization in periodic insulators
在Wannier表象下，我们导出了周期绝缘体的轨道磁化强度的表达式。磁化被证明是由两个贡献，一个明显的一个与内部循环的散装Wannier函数在内部，和一个意想不到的一个所产生的净电流进行Wannier函数附近的表面。每一个贡献都可以用规范不变的Bloch函数表示为一个体性质。我们的表达式进行了验证，通过比较有限和周期性样品的数值紧束缚计算。
2005-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital-Selective Spin Texture and its Manipulation in a Topological Insulator
拓扑绝缘体代表了物质的一种新的量子态，它在本体上是绝缘的，但在边缘或表面上是金属的。在狄拉克表面态中，电子自旋与晶体动量锁定是公认的。本文报道了拓扑绝缘体Bi_2Se_3中自旋织构与轨道织构锁定的新现象。我们观察到光的偏振依赖的自旋织构的上部和下部狄拉克锥构成的强有力的证据的轨道依赖的自旋织构Bi2Se3。在变极化几何中检测到的不同自旋织构是初始态自旋轨道织构结合光电发射矩阵元效应的表现。我们的观察提供了一个新的轨道自由度和一种新的方式来控制拓扑绝缘体的自旋结构的光操纵，这对于它们在未来的自旋相关技术中的应用是重要的。
2014-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topology and edge states survive quantum criticality between topological insulators
人们通常认为，当调谐到临界点时，物质拓扑相中的涌现现象就会被破坏。特别是，拓扑保护的边缘状态，理应离域时，批量相关长度发散。我们表明，这是不正确的一般。拓扑绝缘体或超导体的边缘状态保持指数局域化-尽管带隙消失-如果过渡增加拓扑指数。这适用于拓扑分类大于$Z_2$的所有类别，特别是包括陈式绝缘体。此外，这些边缘状态对无序是稳定的，不像拓扑半金属。这一新的现象是解释广义带（或质量）反演-一个统一的观点拓扑绝缘体-动力学反演。在散装边界对应的精神，我们还确定了拓扑不变量的临界点，它采取半整数值和单独的拓扑不同的普遍性类的多临界点。这项工作扩大了拓扑保护和稳定性的范围，表明体能隙可以是不必要的。实验探针和相互作用的稳定性进行了讨论。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Design of spin-orbital-textures in ferromagnetic/topological insulator interfaces
本研究针对拓扑绝缘体自旋轨道织构的调控需求，探究CrI₃/Bi₂Se₃铁磁/拓扑绝缘体界面，通过从头算与参数化哈密顿模型揭示其各向异性输运与背散射特性，证实范德瓦尔斯TI/MI界面是调控拓扑态自旋自由度的优异平台。
2023-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossed responses of spin and orbital magnetism in topological insulators
研究了时间反演对称拓扑绝缘体中自旋和轨道角动量的交叉磁响应。由于量子自旋霍尔系统和三维拓扑绝缘体中的自旋-轨道耦合，磁化率在磁性的自旋和轨道部分之间具有交叉（交叉）分量。在这项研究中，交叉磁化率的轨道磁化进行了研究，在二维和三维的拓扑绝缘体模型中，外部磁场相互作用的电子自旋塞曼耦合通过不同的g-因子的导带和价带。二维量子自旋霍尔绝缘体的交叉磁化率显示了响应于塞曼耦合的$\mathbb{Z}_2$拓扑相位通过平均g因子的量子化签名，并且即使当电子的$σ^z$守恒被倾斜的磁场打破时，量子化仍然存在。体轨道磁化解释的持续边缘电流归因于手征异常（1+1）维边界。在三维拓扑绝缘体中，我们发现交叉磁化率正比于导电子和价电子的g因子之差，这与二维情况有质的不同。用表面狄拉克费米子理论解释了在相变点处三维交叉极化率的陡变。最后，从时间反演和粒子-空穴对称性的角度讨论了二维和三维情况下交叉磁化率对g因子的依赖关系。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital magnetoelectric coupling in band insulators
磁电响应是打破时间反转和反转对称性（特别是多铁性）的材料的基本特性，并且值得注意的是，是那些对称性未被打破的“拓扑绝缘体“的基本特性。先前的工作已经展示了如何计算自旋和晶格对磁电张量的贡献。在这里，我们解决了轨道贡献的问题，通过计算由磁场引起的冻结晶格电子极化。这种响应的一部分（“陈-西蒙斯项”）甚至可以出现在时间反演对称材料中，并且先前已经在拓扑绝缘体中被量子化。在一般的材料中，磁电张量的所有部分都有额外的轨道贡献;这些贡献在拓扑绝缘体中由于对称性而消失，在几个没有时间反演和反演的简化模型中也消失了，这些磁电耦合以前已经研究过。我们给出了两个推导的响应公式，一个是基于均匀磁场和一个基于外推的长波磁场，并讨论了这个公式的一些后果。
2010-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern dartboard insulator: sub-Brillouin zone topology and skyrmion multipoles
本文提出约化陈数与陈镖靶绝缘体，在亚布里渊区实现量子化拓扑而体态平凡，揭示斯格明子赝自旋纹理及莫比乌斯费米子等奇异边缘态，并指出可在光子晶体中实现。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Laser-controlled real- and reciprocal-space topology in multiferroic insulators
其中可以控制其在实空间中的磁序的拓扑或其在倒易空间中的磁激励的拓扑的磁性材料作为用于替代数据存储和计算架构的平台而备受追捧。在这里，我们表明，多铁性绝缘体，由于其磁电耦合，提供了一个自然和有利的方式来解决这两个不同的拓扑结构，使用激光场。我们表明，通过从高频激光和耗散的能量注入之间的微妙平衡，单skyrmions -原型拓扑磁纹理-可以设置成运动的速度和传播方向，可以调谐的激光场的振幅和偏振，分别。此外，我们发现了一个超快Floquet磁振子拓扑相变在激光驱动的skyrmion晶体，我们提出了一个新的诊断工具来揭示它使用的磁振子热霍尔电导率。
2021-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Response to polarization and weak topology in Chern insulators
本研究证明Chern绝缘体中极化的差异是定义明确且物理有意义的，可解释束缚电荷与绝热电流，并在晶体对称性下导致弱拓扑相，推广至量子自旋霍尔和三维拓扑绝缘体，确立体极化的体-边界对应。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Divergent Orbital Diamagnetism from Chiral Edge States in Chern Insulators
Kyushu Institute of Technology（九州工业大学）
研究陈绝缘体在手性边缘态下的发散轨道抗磁性，发现其随尺寸线性发散且对无序鲁棒，揭示拓扑本质，并与狄拉克系统抗磁性关联。
2026-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relations between topology and the quantum metric for Chern insulators
我们研究二维陈氏绝缘体的拓扑结构和量子度规之间的关系。量子度规是定义在由量子态导出的参数空间上的黎曼度规。类似于贝里曲率，量子度规提供了与量子态相关联的几何结构。我们考虑用量子度规测量的参数空间的体积，我们称之为参数空间的量子体积。我们建立了布里渊区量子体积与扭角空间量子体积之间的一个不等式。利用这个不等式以及陈数与量子体积之间的不等式，我们研究了如何用量子体积作为一个很好的测度来推导陈数。当费米子填充朗道能级时，这些不等式是饱和的.通过各种具体模型，我们阐明了量子体积能够很好地估计系统拓扑结构的条件。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Interplay of orbital effects and nanoscale strain in topological crystalline insulators
轨道自由度对固体中电子的基本性质有显著的影响。除了影响带宽、带隙、相关强度和色散之外，轨道效应还涉及产生新的电子和结构相，例如Jahn-Teller效应和巨磁阻。在这项工作中，我们第一次展示了带的轨道性质如何导致非平凡的影响，应变的能带结构。利用扫描隧道显微镜和准粒子干涉成像技术研究了应变对拓扑晶体绝缘体SnTe异质外延薄膜电子结构的影响。我们发现了一个令人惊讶的效果，其中在一个方向上施加的应变影响垂直方向上的能带结构。我们的理论计算表明，这种效应直接来自导带和价带的轨道性质。我们的研究结果意味着，微观模型捕捉应变对能带结构的影响，必须包括考虑的轨道性质的频带。
2016-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging orbital ferromagnetism in a moiré Chern insulator
莫尔平带系统中的电子可以自发地打破时间反演对称性，从而产生量子化的反常霍尔效应。在这里，我们使用超导量子干涉设备的图像杂散磁场在一个这样的系统组成的扭曲双层石墨烯对齐六方氮化硼。我们发现每个载流子有几个玻尔磁子的磁化，这表明磁性在本质上主要是轨道的。我们的测量揭示了一个很大的变化，在磁化的化学势扫过量子反常霍尔间隙符合预期贡献的手性边缘状态的轨道陈氏绝缘体的磁化。映射的空间演化的场驱动的磁反转，我们发现了一系列的可重复的微米级域的边界主机手征边缘状态。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous molecular orbital variation upon adsorption on wide band gap insulator
通常认为，有机分子物理吸附在宽带隙绝缘体的理想非极性表面上，吸附物分子的电子性质变化有限。在密度泛函理论（DFT）和$GW$近似的第一性原理计算的基础上，我们表明，这是不普遍正确的。我们发现，当羟基酸（这里我们选择葡萄糖酸）吸附在MgSO $_4$ $\cdot$ H $_2$ O（100）表面上时，由于分子与绝缘表面之间的复杂相互作用，分子前线轨道发生了显著的变化。当通过多体修正考虑表面极化效应时，由DFT得到的吸附效应对能隙的预测趋势相反。
2010-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Second-order topological insulator and fragile topology in topological circuitry simulation
二阶拓扑绝缘体（SOTI）是d维物质的拓扑相，在边缘的交叉处表现出（d-2）维局域模。我们表明，SOTI可以设计通过堆叠陈绝缘体与层间耦合连接相反的手征。为了刻画体角对应，我们建立了一个雅可比变换嵌套威尔逊圈方法和边缘理论，适用于更广泛的一类高阶拓扑系统。相应的拓扑不变量允许分数电荷角模的填充异常。该系统表现出一个脆弱的拓扑相，其特征在于在威尔逊圈光谱中没有Wannier间隙。此外，我们认为，所提出的方法可以推广到多层。我们的工作为探索和理解高阶拓扑现象提供了视角。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metrology of Band Topology via Resonant Inelastic X-ray Scattering
拓扑是能带绝缘体分类和纠缠多体量子态表征的核心概念。在某些情况下，它表现为量子化的可观测量，如量子霍尔电导。然而，作为一个固有的全局属性依赖于整个系统，它的直接测量仍然是难以捉摸的本地实验探针在许多情况下。在这里，我们证明了各种拓扑带指数可以直接探测共振非弹性X射线散射。具体来说，我们表明，晶体对称性特征值在高对称性的动量点，这决定了带的拓扑结构，导致不同的散射强度为特定的动量和能量。我们的方法可以明确地证明在几个例子中，如一维Su-Schrieffer-Heeger链，二维四极绝缘体，三维拓扑带绝缘体，和手性铰链绝缘体。我们的结果建立了一个尖锐的体探针测量能带拓扑结构。
2022-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Designing Quantum Spin-Orbital Liquids in Artificial Mott Insulators
量子自旋轨道液体是一种难以捉摸的强关联态物质，它是由自旋和轨道自由度之间的量子挫折产生的。一个很有希望的观测这些状态的方法是创造人工莫特绝缘体，在那里可以设计自旋和轨道之间的反铁磁关联。我们表明，库仑杂质晶格的表面上的带隙的蜂窝衬底，如石墨烯在SiC上，可以用来模拟SU（4）对称的自旋轨道晶格模型。我们利用的性质，大量狄拉克费米子形成中隙束缚态的自旋和谷简并附近的库仑杂质。由于电子排斥，杂质晶格的反铁磁关联由SU（4）对称性的超交换相互作用驱动，该超交换相互作用来自四分之一填充时的束缚态简并。我们提出量子自旋轨道液体可以在人工设计的固态系统中进行工程设计，其温度远远高于冷原子光晶格中所能达到的温度。我们讨论了各种几何形状的库仑杂质晶格中的候选量子自旋液体的实验装置和可能的方案。
2016-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Orbital magnetization in crystalline solids: Multi-band insulators, Chern insulators, and metals
我们导出了正常周期绝缘体中轨道磁化的多带公式（即，其中陈氏不变量，或在2d中陈氏数，消失）。在最近发展单带形式化[T. Thonhauser，D. Ceresoli，D. Vanderbilt和R. Resta，Phys. Rev. { \bf 95}，137205（2005）]，我们在Wannier表示中工作，发现磁化由两个贡献组成，一个明显的贡献与内部的块状Wannier函数的内循环有关，另一个意外的贡献来自表面附近Wannier函数携带的净电流。与单带情况不同，其中这些贡献中的每一个分别是规范不变的，在多带公式中，只有两项的\emph{sum}是规范不变的。我们的轨道磁化强度的最终表达式可以重写为布洛赫函数的体属性，使其易于在现代代码包中实现。的倒数空间表达式进行评估的2D模型系统和结果进行了验证，通过比较从散装有限样品的磁化计算。最后，虽然我们的正式证明是有限的正常绝缘体，我们也提出了一个启发式的扩展陈省身绝缘体（具有非零陈省身不变量）和金属。通过与从2D模型系统的块体中切割的有限样品的磁化强度进行比较，再次测试了这种扩展的有效性。我们发现很好的协议，从而提供了强有力的经验证据，有利于启发式公式的有效性。
2006-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Higher-Order Topological Insulators using the Spin Hall Conductivity as a Topology Signature
拓扑绝缘体是一种当$d$维绝缘体被限制在（$d-1$）维时具有金属边界态的物质相，它的发现和实现导致了几个潜在的应用。最近，它表明，受保护的拓扑状态可以表现在（$d-2$）维，如铰链和角状态的三维和二维系统，分别。这些非平凡的材料被称为高阶拓扑绝缘体（HOTI）。在这里，我们使用{ \it ab initio}计算和紧束缚模型的组合显示自旋霍尔效应和HOTI之间的连接。该模型演示了如何在HOTI相内出现非零的体中隙自旋霍尔电导率（SHC）。在此之后，我们进行了高通量密度泛函理论计算，以找到未知的HOTI，使用SHC作为标准。我们计算了693个绝缘体的SHC，得到7个稳定的二维HOTI。我们的工作指导新的实验和理论的进展高阶拓扑绝缘体的实现和应用。
2020-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Short Course on Topological Insulators: Band-structure topology and edge states in one and two dimensions
这门课程为基础的入门提供了一个简明的介绍，在一个和两个维度的新兴领域的拓扑带状绝缘体的一些核心主题的新领域。其目的是提供一个基本的理解，边缘状态，散装拓扑不变量，和散装边界对应尽可能简单的数学工具。我们使用非相互作用的拓扑绝缘体的晶格模型，逐步建立在这些到达从最简单的一维情况下（聚乙炔的苏-Schrieffer-Heeger模型）的二维时间反演不变的拓扑绝缘体（HgTe的Bernevig-Hughes-Zhang模型）。在每种情况下，模型首先介绍，然后讨论其属性，随后推广。读者的唯一先决条件是在量子力学的工作知识，相关的固态物理背景是作为这个独立的文本的一部分提供的，这是由章末问题补充。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Möbius Insulator and Higher-Order Topology in MnBi$_{2n}$Te$_{3n+1}$
我们提出MnBi $_{2n}$ Te $_{3n+1}$作为一个磁可调平台，实现各种安全保护的高阶拓扑结构。其倾斜的反铁磁相可以容纳具有莫比乌斯扭曲的奇异拓扑表面状态，这些状态受到非对称对称性的保护。此外，承载莫比乌斯费米子的相对表面通过一维手征铰链模式连接，这提供了高阶拓扑莫比乌斯绝缘体的第一个材料候选者。我们揭示了一个一般的机制，可行地诱导这种奇异的物理通过施加一个小的面内磁场的反铁磁拓扑绝缘相的MnBi $_{2n}$ Te $_{3n+1}$，以及其他建议的轴子绝缘体。对于其他的磁性配置，两类反转保护的高阶拓扑相是普遍存在的，在这个系统中，这都表现出带隙表面和无隙手征铰链模式。我们系统地讨论了它们的分类，微观机制和实验签名。值得注意的是，不同的手性铰链模式配置之间的磁场诱导的过渡提供了一个有效的“拓扑磁开关”。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phase diagram and orbital Chern insulator in twisted double bilayer graphene
与扭曲双层石墨烯相比，扭曲双层石墨烯（TDBG）为实现莫尔平带提供了另一个重要平台。本文首先在扭转角和层间电势构成的参数空间中计算了TDBG的谷陈数相图。为了包括相互作用的影响，我们然后唯象地引入自旋分裂和谷分裂。我们发现，当谷分裂大于第一导带的带宽，使一个间隙打开，自旋分裂是相对较弱的，轨道陈绝缘体出现在半填充，与一个大的轨道磁化（OM）。进一步的计算表明，当费米能从半填充能隙的底部向顶部移动时，OM不发生符号反转，因为在AB-AB和AB-BA两种情况下OM都是负的。我们的研究结果正在进行的实验的影响进行了讨论。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Charge imprinting biases topology of correlated insulator in hBN-aligned rhombohedral multilayer graphene
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论科学 kavli 研究所）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；Liaoning Academy of Materials（辽宁省材料研究院）
通过Hartree-Fock计算，发现菱方多层石墨烯与hBN对齐时，关联绝缘体在特定层数和转角下最稳定，且hBN对齐通过电荷印记效应调控拓扑绝缘态的形成。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
