Realization of nodal ring semimetal in pressurized black phosphorus
通过磁输运测量和理论计算，证明加压黑磷是理想的节环半金属，其节环可调且孤立，并揭示大磁阻源于各向异性弛豫时间。
2024-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hybrid Nodal Loop Metal: Unconventional Magnetoresponse and Material Realization
节环是由带沿一维闭流形交叉形成的，环上的每个点是横向维度上的线性节点，并且可以根据带色散分为I型或II型。在这里，我们提出了一类节点回路组成的类型I和类型II的点，因此被称为混合节点回路。基于第一性原理的计算，我们预测实现这样的回路在现有的超导材料Ca2As。对于混合环，费米表面由共存的电子和空穴口袋组成，它们在扩展的费米能量范围内的孤立点接触，而不需要微调。这导致了非常规的磁响应，包括零场磁击穿和动量空间克莱因隧道可观察到的磁量子振荡，以及特殊的各向异性的回旋共振。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Class of topological nodal rings and its realization in carbon networks
拓扑节环根据能量色散的斜率可分为三类。前两个分别由I型和II型节点组成，而第三个由两者组成。在碳网络中，这三种类型都可以存在。在应变下，发生从拓扑金属到半导体的相变，并且在转变点处，这些节环收缩成I型、II型和III型半狄拉克点。这些拓扑特征表现出不同的电子-空穴口袋模式和朗道能级，从而产生奇异的输运性质。
2017-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Nodal surface semimetals: Theory and material realization
本文从理论上研究了具有晶体对称性保护的节面的三维拓扑半金属。与人们熟知的点半金属和线半金属不同，在这些材料中，导带和价带在布里渊区的封闭节面上交叉。我们提出了不同类别的节面，无论是在存在和不存在的自旋轨道耦合（SOC）。在没有SOC的情况下，一类节点表面可以通过时空反演对称性和亚晶格对称性来保护，并通过$\mathbb{Z}_2$指数来表征，而另一类节点表面则通过非对称的二重螺旋旋转对称性和时间反演对称性的组合来保证。我们表明，SOC的包含将破坏前一类节点表面，但如果反转对称性被破坏，则可以保留后者。我们进一步推广的结果，磁有序系统，并表明，保护节点表面也可以存在于磁性材料中没有和SOC，给定一定的磁群对称性要求得到满足。通过第一性原理计算，对几个具体的金属表面材料实例进行了预测。讨论了多节面材料的可能性。
2018-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of a Type-II Nodal-Line Semimetal in Mg$_3$Bi$_2$
节线半金属（NLS）是超越Weyl和Dirac半金属的一种新型拓扑半金属，它们在布里渊区具有带简并的闭合环或开放曲线。与I型和II型外尔半金属的分类平行，有两种类型的NLS。传统的NLS相，其中形成节线的两个带沿垂直于节线的任何方向的斜率具有相反的符号，已被提出并在许多化合物中实现，而外来的II型NLS是非常罕见的。我们的第一性原理计算表明，Mg $_3$ Bi $_2$是一种候选材料，其围绕$Γ$具有单个II型节环。带交叉接近费米能级，并且两个交叉带沿环的径向方向的斜率具有相同的符号，表明节线的II型性质。自旋-轨道耦合在节点处仅产生小的能隙（$\sim$ 35 meV），并且不否定产生II型节线的Mg $_3$ Bi $_2$的能带色散。基于这一预测，我们已经合成了Mg $_3$ Bi $_2$单晶，并证实了材料中存在II型节线。我们的角分辨光电子能谱（ARPES）测量结果与我们的第一原理结果一致，从而建立Mg $_3$ Bi $_2$作为一个理想的材料平台，用于研究第二类节线半金属的奇异性质。
2017-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Realization of Hopf-link structure in phonon spectra: Symmetry guidance and High-throughput investigation
本研究通过对称性指导和高通量筛选10034种材料，在113种材料的声子谱中发现了Hopf-link结构，为探索其奇特性质提供了实验平台。
2024-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Pseudo Dirac Nodal Sphere: Unusual Electronic Structure and Material Realization
在三维动量空间中，导带和价带交叉于零维Dirac节点（DNPs）或一维Dirac节点线（DNLs）的拓扑半金属（TSM）由于其奇异的电子性质而引起了人们的广泛关注.在这里，我们推广的TSM状态进一步到一个更高的对称性和更高的维度的伪狄拉克节球（PDNS）状态，与带交叉形成一个二维的封闭的费米能级球。PDNS态的特征在于由多个交叉DNL组成的球形骨架，而DNL之间的带简并近似由弱相互作用维持。它表现出一些独特的电子性质和低能激发，如不同于DNPs和DNLs的集体等离子体激元。基于晶体的对称性，我们从理论上证明了两种可能的PDNS态，并确定了所有可能的带交叉与一维不可约表示对形成PDNS态在32个点群。重要的是，我们发现应变MH3（M= Y，Ho，Tb，Nd）和Si_3N_2是实现这两种PDNS态的候选材料。作为一种高对称性要求的态，PDNS半金属可以被看作是其他拓扑能隙态和无能隙态的“母相”。
2018-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Second-order Real Nodal Lines in Nodal Surface Semimetals
Shenzhen Research Institute of Shandong University（山东大学深圳研究院）
本研究提出二阶实节点线半金属，其中一对实节点线由节点面链接，并在互穿石墨烯网络中通过第一性原理计算证实，产生铰链费米弧和鼓膜表面态，为高阶实拓扑提供新途径。
2026-10-01 cond-mat.mtrl-sci
A systematic study of stacked square nets: from Dirac fermions to material realizations
非对称对称性保护了方网材料中的狄拉克线节点。这种现象在ZrSiS中观察到最显著。在这里，我们系统地研究了由不同的方法嵌入到一个更大的单位细胞的方网的保护节点费米子。令人惊讶的是，我们发现，一个非对称空间群是不是一个必要条件的填充强制半金属：对称空间群也可以主机节点费米子是由带折叠和电子计数，也就是说，一个特定的结构基序与电子填充相结合。我们应用这种对称性分析的结果来定义一个算法，我们利用它来找到在特定的对称空间群中具有节点费米子的方网材料。我们强调的结果之一，这种搜索，化合物的ThGeSe，这还没有讨论过的节点费米子的上下文中。最后，我们讨论了如何带折叠可以施加约束带连接超越连接的单一基本带表示。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental discovery of nodal chains
三维（3D）拓扑节点，如Weyl和Dirac节点，吸引了广泛的兴趣，跨多个学科和不同的材料系统。与包含很少结构变化的节点不同，节线在动量空间中可以有许多拓扑配置，形成节环，节链和潜在的节链和节结。然而，由于缺乏理想的物质平台，节点线路的发展受到很大限制。例如，在凝聚态物质中，节线通常对自旋轨道耦合很脆弱，位于费米能级之外，与能量简并的平凡带共存，并且在线简并的能量中强烈分散。在这里，克服所有上述困难，我们在理论上预测和实验上观察节链的金属网格光子晶体具有频率隔离的线性带接触环链在整个布里渊区（BZ）。这些节链受到镜像对称性的保护，并且具有小于1%的频率变化。我们使用角分辨透射（ART）来探测投影的体色散，并进行傅立叶变换场扫描（FTFS）来绘制表面色散，这是两个鼓膜表面带之间的二次接触。我们的研究结果建立了一个理想的拓扑线退化与非平凡的连通性，以及随之而来的波动动力学比二维狄拉克和三维Weyl材料的进一步研究的线材料。
2017-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Non-quantized square-root topological insulators: a realization in photonic Aharonov-Bohm cages
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，其光谱带由量子化的拓扑不变量表征。这种独特的量子化非定域性质通常通过奇异的体现象和相应的鲁棒边界效应表现出来。在我们的工作中，我们报告了一种新型的拓扑绝缘体表现出非量子化的拓扑性质的光谱带，但与量子化，出现在相应的系统中的平方的哈密顿量。我们提供了一个彻底的理论分析，以及基于光子Aharonov-Bohm笼的实验演示，以突出这种新生态物质的体积和边界特性。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Orbital Altermagnetic Photonic Crystal
Southeast University（东南大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Dongguan University of Technology（东莞理工学院）；Aerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院空天信息创新研究院）
基于反幺正$C_{4z}\mathcal{T}$对称性，首次实验实现轨道交变磁性光子晶体，展示动量依赖的自旋劈裂和赝自旋选择性电磁波传输。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Three-nodal surface phonons in solid-state materials: Theory and material realization
今年，刘\textit{et al} . [Phys. Rev. B \textbf{104}，L041405（2021）]提出了一类新的拓扑声子（TP;即，单节面（one-nodal surface，NS）声子），为在声子系统中实现单节面声子提供了一条有效途径。在这项工作中，基于第一性原理计算和对称性分析，我们扩展了NS声子的类型从一个NS声子到三个NS声子。在三维布里渊区（BZ）中，三个NS声子（NS态位于$k_{i}$ = $π$（$i$ = $x$，$y$，$z$）平面上）的存在是由二重螺旋对称性和时间反演对称性的结合所加强的.我们筛选了所有230个空间群（SG），发现了9个候选群（SG编号（编号））。19，61，62，92，96，198，205，212和213）托管三NS声子。有趣的是，在第一性原理计算的帮助下，我们鉴定了$P2_{1}$ 2 $_{1}$ 2 $_{1}$ -型YCuS $_{2}$（SG No. 19），$Pbca$ -NiAs型$_{2}$（SG No. 61），$Pnma$型SrZrO $_{2}$（SG No. 62），$P4_{1}$ 2 $_{1}$ 2型LiAlO $_{2}$（SG编号92），$P4_{3}$ 2 $_{1}$ 2型ZnP $_{2}$（SG No. 96），$P2_{1}$ 3型NiSbSe（SG编号198），$Pa\b…
2021-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Condensed matter realization of fermion quasiparticles in Minkowski space
“空间和时间有什么区别？”“是一个古老的问题，仍然是一个激烈的辩论问题。在牛顿力学中，时间是绝对的，而在爱因斯坦的相对论中，时间和空间结合成闵可夫斯基时空。本文首次提出了2+1维闵可夫斯基时空中的闵可夫斯基费米子，它具有两个类空和一个类时动量轴。这些准粒子可以进一步分类为Klein-Gordon费米子和Dirac-Minkowski费米子根据线性和二次色散的激发。实现Dirac-Minkowski准粒子需要系统具有特殊的拓扑双曲线带退化，如双曲节线或共面带交叉。借助第一性原理计算，我们发现在亚稳体硼同素异形体Pnnm-B16中实现了新的无质量Dirac-Minkowski费米子.
2018-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Higher-Order Nodal Surface Semimetals
本文首次提出并实验实现了高阶节点面半金属，通过层堆叠二维各向异性Su-Schrieffer-Heeger晶格构建三维模型，在声学超材料中观测到体节点结构和铰链弧态，为经典波控制开辟新途径。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Weyl Nodal Line-Surface Half-metal in CaFeO$_3$
操纵电子的自旋自由度为在凝聚态物理和材料科学中探索新的量子态提供了一个很好的平台。基于第一性原理计算和晶体对称性分析，提出了半金属材料CaFeO $_3$中一维节线和二维节面相结合的全自旋极化复合半金属态.在节点线-表面态中，类似巴格诺第的节点线具有六个连接在一起的环，它们受到三个独立对称操作的保护：$\mathcal{PT}$，$\mathcal{M}_{y}$和$\mathcal{\widetilde{M}}_{z}$。在费米能级附近，自旋极化结面态由$k_{i(i=x,y,z)}=π$平面上的联合操作$\mathcal{T}\mathcal{S}_{2i}$保证。此外，高品质的CaFeO $_3$具有超净的能量色散，这对强三轴压缩应变和相关效应具有相当强的鲁棒性。外尔结线面半金属的实现为高速、低功耗的自旋电子学应用提供了巨大的潜力。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Realization of strain induced multiple topological phases in Cu$_2$SnS$_3$: An $ab$-$initio$ study
本研究通过第一性原理计算发现，单轴压应变可在正交晶系Cu$_2$SnS$_3$中诱导出第二类节环、第三类节环及外尔相等多种拓扑相及其相变，并揭示了应变驱动的拓扑平带机制。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Topological Phase with Critical-Type Nodal Line State in Intermetallic CaPd
近年来，实现物质的新拓扑相一直是物理学和材料科学领域的研究热点。根据费米子锥的倾斜程度，拓扑半金属和金属通常可以分为两类：第一类和第二类。本文首次报道了一种新的拓扑金属相，其临界型节线介于第一型和第二型节线之间。临界型节线显示出一个独特的非平凡带交叉，它由一个at带和一个色散带组成，并导致一个新的费米子态。我们提出金属间化合物CaPd可以作为一种新的费米态的拓扑金属，其特征在于体相具有临界型节线，表面具有鼓面能带结构。我们的工作不仅推广了临界型节线的概念，而且为今后的实验研究其奇异性质提供了物质实现。
2018-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Demanded Topological Nodal-line Materials
狄拉克和外尔物理在固体中的实现使拓扑材料成为凝聚态物理的主要研究热点之一。最近，拓扑节线半金属（topological nodular line semimetals）成为拓扑量子物质研究的一个热点。在拓扑节线半金属中，沿着动量空间中的特殊线的Dirac或Weyl类交叉产生了一个封闭的环或简并线，而不是离散的点。在这里，我们回顾了实验证实和理论预测的拓扑节线半金属，特别侧重于在各种材料中的节线的对称性保护机制。三种不同的机制：讨论了反演和时间反演对称性、镜像反射对称性和非对称对称性的组合，以及它们在自旋轨道耦合作用下的鲁棒性。我们还提出了一种新的外尔节线材料，Te平方网化合物KCu $_2$ EuTe $_4$，它有几个外尔节线，包括一个非常接近费米能级（$<$ 30 meV低于E $_F$）。最后，我们讨论了潜在的实验签名观察奇异属性的节线物理。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-enforced Band Nodes in 230 Space Groups
利用晶体学对称性在布里渊区（BZ）中产生的能带接触（BTs）对拓扑半金属进行了分类和预测。虽然早期提出的拓扑半金属在BZ中包含孤立的节点，但后来提出的节点线半金属可以承载几个节点线/环的各种结构：节点链、节点网或霍普夫链等。在这项工作中，利用相容关系，我们首先列出了所有可能的高对称线（HSL），这些线本身可以是节点线，高对称平面（HSPL）可以承载节点环，高对称平面（HSPL）是所有230个SG的节点表面，考虑或不考虑自旋轨道耦合和时间反演对称。然后，我们将展示如何诊断一个节环从带交叉在HSL，或节线/表面从不可约表示（irrep）的高对称点（HSP），而其余的情况下对应的节点。在我们的结果中，这些必要的情况下，节点/线/回路/表面必须存在，突出，因为他们是有希望的实现（近）理想的节点/线/回路/表面半金属，以及系统具有灵活的可调性拥有固定的拓扑节点/线/回路/表面的结构。基于我们的研究结果，SG允许霍普夫链结构与一条直线穿过一个节环，或两个嵌套的节环躺在两个各自的高对称平面，突出显示，与预测的材料是B $_5$ Pb $_2$ IO $_9$在SG 34和SrAl $_2$ Au $_3$在SG 62，分别。我们的详尽的结果可以作为一个有用的指导，有效地预测和设计材料或人工系统具有奇异的几何节点结构的能带简单的基础上的结构对称性。
2021-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Experimental observation of bulk nodal lines and electronic surface states in ZrB$_2$
拓扑线-线半金属的特征是线接触体能带交叉和拓扑表面态。打破某些保护对称性将这个系统变成狄拉克半金属或外尔半金属，其中包含零维孤立节点。能带理论的最新进展预测了AlB $_2$型二硼化物中具有新型节线的拓扑半金属态。在这里，我们报告的实验实现的角分辨光电子能谱结合第一性原理计算的ZrB $_2$的费米能附近的线费米子和相关的表面态。ZrB $_2$中的狄拉克节线缠绕成两组节环，它们沿$Γ$ - $K$方向连接在一起。我们进一步观察到一个独特的表面状态连接到每个节线，指示的非平凡的拓扑性质的散装节线。因此，我们的研究结果提供了令人信服的实验证据的半金属态的ZrB $_2$在体和表面上，这表明ZrB $_2$作为一个显着的平台，发现独特的现象诱导的半金属线费米子。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fully spin-polarized nodal chain state in half metal LiV$_2$O$_4$
节链费米子作为一种新的拓扑态，在非磁性材料中一直是研究的热点。在这里，我们通过第一性原理计算和对称性分析，提出了在半金属态的LiV $_2$ O $_4$化合物中实现完全自旋极化节链。该材料自然地示出铁磁基态，并且呈现半金属能带结构，其中仅来自自旋上通道的能带存在于费米能级附近。自旋上升带相互交叉，形成两种类型的节环。这些节环产生于能带反转，并受到滑移镜对称性的保护。值得注意的是，我们发现节环相互连接，形成链状节结构。相应地，W形表面态也是完全自旋极化的。这里确定的完全自旋极化节链还没有在现实材料中提出。建立了一个有效的模型来描述节点链的性质。讨论了电子关联、晶格应变和自旋轨道耦合对系统的影响。半金属的完全自旋极化体硅链和相关的非平凡表面态可能在自旋电子学中开辟新的应用。
2020-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crossed real nodal-line phonons in gold monobromide
本研究提出受时空反演对称性保护的交叉实节点线拓扑相，在一溴化金声子谱中发现独特的节点线配对构型与非平庸实陈数，揭示其特殊表面/铰链态，拓展了拓扑态研究范畴并预测实验可实现性。
2024-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Discovery of Weyl nodal lines in a single-layer ferromagnet
二维材料在基础研究和器件应用方面都得到了广泛的关注和快速的发展。在二维材料中寻找奇异的物理性质，例如磁性和拓扑有序，可以实现新型量子器件，因此处于材料科学的最前沿。在这里，我们报告的发现，在二维铁磁材料，单层钆-银化合物，结合角度分辨光电子能谱测量和理论计算的基础上的双重简并外尔节线。这些外尔节线是对称保护的，因此对外部扰动是鲁棒的。磁性和拓扑秩序在二维材料中的共存可能会为设计和实现新型纳米自旋电子器件的持续努力提供信息。
2019-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phononic Helical Nodal Lines with $\mathcal{PT}$ Protection in MoB$_{2}$
虽然凝聚态系统同时拥有费米和玻色子准粒子，但可靠地预测和经验验证拓扑状态仅适用于费米电子结构，而拓扑玻色子激发只是偶尔探索。这是不幸的，因为玻色子系统（例如声子）提供了评估无自旋能带结构的机会，其中可以实现节线，而无需调用特殊的附加对称性来防止自旋轨道耦合。在这里，我们结合第一性原理计算和兆电子伏分辨率的非弹性X射线散射，证明宇称-时间反转（$\mathcal{PT}$）对称性保护的螺旋节线的声子谱的MoB $_{2}$的第一个实现。这种结构是声子系统所独有的，因为电子系统中存在的自旋-轨道耦合倾向于将简并度从高对称位置提升。我们的研究建立了一个协议，以准确地识别拓扑玻色子激发，开辟了一条新的路线，探索奇异的拓扑状态在晶体材料。
2019-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant Bulk Electro-photovoltaic Effect in Hetero-nodal-line Systems
基于双带模型提出体电光伏效应，利用外电场调控异质节线系统中的面内位移电流，在HSnN/MoS2系统中实现比现有系统大1~2个数量级的巨型位移电流及可调符号反转。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Evidence for Dirac Nodal Surfaces and Nodal Rings in Superconductor NaAlSi
拓扑态的发现已成为凝聚态物理的一个重要课题，其研究重点已从Dirac或Weyl点扩展到节线和节面的高维拓扑态。为了使拓扑材料表现出其量子特性并在应用中变得有用，拓扑状态需要是真实和干净的，使得它们接近费米能级，而没有其他平凡的能带存在于费米能级。虽然人们预测了许多高维拓扑材料，但只有少数被合成和证实，特别是真正的和干净的。本文报道了在NaAlSi中实现真正干净的高维多重拓扑态。通过高分辨角分辨光电子能谱测量和能带结构计算，我们在NaAlSi中观察到两组结面和两个同心结环态的形成。观察到的节环的不同之处在于，内部的一个是{ \uppercase \expandafter{\romannumeral1} }型节环，而外部的一个是{ \uppercase \expandafter{\romannumeral1} }型节环，嵌入四个{ \uppercase \expandafter{\romannumeral3} }型节点。节环中的所有能带都非常接近费米能级，没有其他平凡能带共存于费米能级。这些观察使NaAlSi成为探索新的量子态和奇异性质的理想拓扑材料。
2023-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electron spin relaxation in X-valley of indirect bandgap AlxGa1-xAs: A new horizon for the realization of next generation spin-photonic devices
利用GaAs/AlGaAs量子阱（QW）系统，通过偏振分辨光致发光激发谱研究了间接带隙Al_（0.63）Ga_（0.37）As外延层卫星X谷区的电子自旋弛豫.通过求解速率方程，计算了AlxGa 1-xAs各谷区的稳态电子分布，并推导了相邻量子阱光致发光圆偏振度的表达式.将实验结果与解析表达式相结合，确定了10 K时X谷电子自旋弛豫时间（τ S^X）为2.7 ± 0.1 ps。为了验证该方法的有效性，基于密度泛函理论，在投影缀加波方法的框架下进行了理论计算，与实验结果吻合较好.在10-80 K范围内研究了τ_S^X的温度依赖性，并考虑了间接带隙AlGaAs势垒层X谷内载流子的谷内散射。应变引起的能带结构的改变提高了X谷的简并度，而在50 K以上，X谷的简并度对电子自旋弛豫起主导作用。此外，间接带隙AlGaAs层中的热电子的DCP谱被发现是显着不同的直接带隙AlGaAs相比。它被理解为线性k依赖的Dresselhaus自旋分裂和更快的能量弛豫过程中的X谷的结果。这项工作的发现可以为实现下一代对焦耳热不太敏感的自旋光子器件提供新的视野。
2021-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Type-II topological metals
拓扑金属是一类特殊的金属材料，在费米能级附近存在非平凡的带交叉，从而产生特殊的准粒子激发。可以基于这些频带交叉的特性对TM进行分类。例如，根据交叉的维度，TM可以分为点金属、线金属和面金属。另一个重要的性质是分散的类型。根据交叉点附近的局部色散的倾斜程度，我们有I型和II型色散。这导致材料的物理性质的显着差异，由于它们的费米表面拓扑结构的对比。本文简要综述了这一研究方向的最新进展，重点介绍了II型点和线TM的概念、物理性质和材料实现。
2020-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Topological Nodal-Ring Phonons in Monolayer Hexagonal Boron Nitride
本研究利用高分辨率电子能量损失谱在单层六方氮化硼中实验观测到两个受镜面对称性保护的拓扑节线声子，将二维拓扑声子从石墨烯拓展至宽带隙绝缘体，为声子器件应用奠定基础。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Second-Order Real Nodal-Line Semimetal in Three-Dimensional Graphdiyne
具有真实Chern数和二阶边界模的真实拓扑相位是当前研究的热点，但找到它们的物质实现仍然是一个挑战。在这里，基于第一性原理计算和理论分析，我们揭示了已经实验合成的三维（3D）graphdiyne作为第一个现实的例子，最近提出的二阶真正的金属线半金属。我们表明，该材料主机的一对真正的节点环，每个保护由两个拓扑电荷：一个真正的陈数和一维缠绕数。这两种电荷在不同的边界处产生不同的拓扑边界模式。实陈数导致一对铰链费米弧，而缠绕数保护双鼓面表面带。我们开发了一个低能量的三维graphdiyne模型，它捕获了基本的拓扑物理。实验方面和可能的拓扑过渡到一个3D真正的陈省身绝缘体相进行了讨论。
2021-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of multiple topological states and topological phase transitions in (4,0) carbon nanotube derivatives
本研究提出(4,0)碳纳米管衍生物作为平台，通过紧束缚模型和第一性原理计算，实现从一维到三维的多种拓扑态及拓扑相变，为拓扑碳材料家族增添新成员。
2023-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Charged Domain Wall from Topological Confinement in Nodal-Line Semimetals
本文从理论上研究了拓扑双金属半金属的电子结构。我们表明，在存在的间隙开放的空间依赖的质量项，形成一个域壁，在间隙带电局域模式出现在域壁。结果表明，这种畴壁是通过头对头（或尾对尾）体电极化的强度实现的。局部模式具有拓扑起源，即，实现了拓扑限制，其通过在半经典动量-实空间中定义的半经典拓扑数来理解。与以前的研究相比，我们的研究表明，在两个绝缘体之间的界面没有散装拓扑数的拓扑限制。此外，随着体带隙的增加，局域模的色散从无带隙演变为带隙，这意味着其电导率是外部可调的。我们讨论了一个可能的实验实现的稳定，电可调的带电畴壁。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hund nodal line semimetals: The case of twisted magnetic phase in the double-exchange model
我们提出了一类拓扑金属，我们称之为\emph{Hund nodal line semimetals}，所产生的强库仑相互作用编码之间的Hund的耦合巡游电子和本地化的自旋。我们在这里考虑一个特殊的扭曲自旋配置，这是实现在双交换模型描述的锰氧化物。由此产生的有效的电子四重晶格与跳跃绑定到本地自旋功能的反酉\emph{non-symmorphic}对称性，反过来，与另一个非对称，但单一的，滑移镜对称性，保护交叉的双带沿高对称线上的布里渊区边界。我们还讨论了由扭曲相位的各种微扰引起的对称性破缺。我们的研究结果可能会激发进一步研究这种物质状态的其他实现方式，例如在不同的自旋背景下，其鼓面表面态的性质，以及其对无序的稳定性和巡回电子之间的相互作用。
2019-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nexus networks in carbon honeycombs
连接金属代表了一种新型的拓扑材料，其中节点线在连接点处合并。在这里，我们通过连接费米子和附加节点线之间的交织提出了连接系统中的新型网络。这些连接网络可以在最近合成的几种碳蜂窝材料中实现。在这些碳蜂窝中，我们证明了一个相变之间的一个连接网络和一个系统的三重退化点和额外的节点线。朗道能级谱显示了联结网络中不寻常的磁输运性质。我们的研究结果为实现具有超越标准Weyl/Dirac半金属的新型输运性质的新拓扑材料铺平了道路。
2018-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ferromagnetic helical nodal line and Kane-Mele spin-orbit coupling in kagome metal Fe3Sn2
二维kagome晶格在其布里渊区角K和K '处承载狄拉克费米子，类似于蜂窝晶格。在铁磁kagome金属Fe $_3$ Sn $_2$的电子结构的密度泛函理论中，在没有自旋轨道耦合的情况下，我们确定了两个能量分裂的螺旋节线，该节线在K和K'附近沿着$z$缠绕，这是由kagome层的三角堆叠产生的。我们发现，跨越A-A堆叠的跳跃引入了能量的层分裂，而跨越A-B堆叠的跳跃控制了螺旋节线的动量空间振幅。自旋-轨道耦合的效果被发现类似于凯恩-梅勒项，其中的节线可以完全缺口准二维大质量狄拉克费米子，或保持在离散的外尔点取决于铁磁矩取向的间隙。除了在数值上建立Fe $_3$ Sn $_2$作为模型狄拉克kagome金属，我们的研究结果提供了深入了解材料设计的拓扑相从晶格的角度来看，其中范例低维晶格模型往往发现实现在晶体材料的三维堆叠。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Linear and nonlinear transport responses of topological nodal-line semimetals
Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）
本文研究拓扑节线半金属中静电势垒的电荷输运，发现节线拓扑保护的克莱因隧穿，并推导线性和非线性电导表达式，揭示非线性增强和霍尔电流等输运特征，为器件应用提供途径。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
From triple-point materials to multiband nodal links
我们研究了一类拓扑材料，它们的动量空间能带结构表现出三重简并性，称为三相点。特别是专注于$\mathcal{P}\mathcal{T}$ -对称的晶体固体与可忽略的自旋轨道耦合，我们发现，这样的三相点可以稳定的小集团包含一个三，四或六倍的旋转轴，我们开发了一个分类的所有可能的三相点为A型与B型根据的情况与存在的附加的切线弧。此外，采用最近发现的非阿贝尔带拓扑，我们认为，旋转对称性破缺应变转换成多带节点链接的A型三相点。虽然多带谱线成分以前在理论上被设想和有关的拓扑电荷，一个实际的凝聚态物质的平台，他们的操作和检查迄今为止一直失踪。通过回顾已知的弱自旋轨道耦合的三相点材料，并通过执行第一性原理计算预测新的，我们确定合适的候选人实现多带节点链接在施加应变。特别是，我们报告说，一个理想的化合物来研究这种现象是锂$_2$ NaN，其中的转换三相点的多频带节点链接有利于很大程度上可调的状态和光导电性与掺杂和应变，分别。
2022-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hourglass Weyl loops in two dimensions: Theory and material realization in monolayer GaTeI family
二维（2D）系统中的节点环通常易受自旋轨道耦合（SOC）的影响。在这里，我们探讨了2D系统的一种类型的双退化的节点回路，是强大的SOC下，并具有沙漏型分散。我们提出了实现这种沙漏外尔环，其中涉及非对称晶格对称性的对称性条件。根据对称性，环可以在布里渊区中呈现不同的图案。基于第一性原理计算，我们确定单层GaTeI族材料作为一个现实的材料平台，实现这样的循环。这些材料具有围绕高对称点的单个沙漏外尔环。有趣的是，还有一个额外的螺旋轴使自旋轨道狄拉克点。我们表明，沙漏外尔环和狄拉克点是强大的各种应用应变下。通过破坏螺旋轴，狄拉克点可以转化为第二个外尔环。此外，通过打破滑动镜，沙漏外尔环和自旋轨道狄拉克点都可以转化为一对自旋轨道外尔点。我们的工作提供了指导和现实的材料候选人探索迷人的物理几种新颖的二维涌现费米子。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-throughput Investigations of Topological and Nodal Superconductors
对称性指标的理论，使数据库搜索拓扑材料在正常的导电阶段，这导致了几个非线性拓扑材料数据库。到目前为止，这样一个数据库的拓扑超导体尚未实现，因为缺乏信息的配对对称性的现实材料。在这项工作中，避开这个问题，我们解决了另一个问题：预测的拓扑和节点超导性的材料为每个单值表示的点群。基于最近开发的超导体的对称性指标，我们提供了全面的映射从配对对称性拓扑或节点超导性质的无机晶体结构数据库中列出的超导材料。我们定量地表明，大约90%的计算材料是拓扑或节点超导体时，属于一个一维的非平凡的irrep点群的配对被假定。当材料是表征强化的节点超导体时，节点的位置和形状也被识别。这些数据汇总在\textit{Database of Topological and Nodal Supercoductors}。我们还提供了一个子程序\textit{Topological Supercon}，它允许用户通过上传第一性原理计算的结果作为输入来检查任何材料本身的超导相的拓扑性质。我们的数据库和子程序，结合实验，将帮助我们理解的配对机制，并促进实现长期寻求的马约拉纳费米子有希望的拓扑量子计算。
2022-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
