近日，物理學(xué)頂級(jí)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)發(fā)表了我校物理與電子科學(xué)學(xué)院許東輝副教授、周斌教授關(guān)于高階拓?fù)浣^緣體的重要原創(chuàng)工作，題目為 “Higher-Order Topological Insulators in Quasicrystals”(準(zhǔn)晶中的高階拓?fù)浣^緣體)，湖北大學(xué)為論文第一和通訊單位，蘇州大學(xué)、華中科技大學(xué)為合作研究單位。周斌教授的博士生陳銳(現(xiàn)為南方科技大學(xué)博士后)為論文第一作者，許東輝副教授、周斌教授為論文共同通訊作者。本工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、楚天學(xué)者“楚天學(xué)子”計(jì)劃的支持。
拓?fù)湮飸B(tài)(Topological Matter)是由量子效應(yīng)導(dǎo)致的與體系拓?fù)湫再|(zhì)相聯(lián)系的新物態(tài)，是近十多年物理學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。2016年諾貝爾物理學(xué)授予了David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz三位研究拓?fù)湮飸B(tài)的先驅(qū)。拓?fù)湮飸B(tài)中最具代表性的是拓?fù)浣^緣體，它是一類(lèi)奇特的量子物態(tài)，不同于傳統(tǒng)意義上的金屬或絕緣體，它的體態(tài)是有能隙的半導(dǎo)體/絕緣體，邊界/表面則表現(xiàn)為沒(méi)有能隙的金屬態(tài)。這種完全由材料體態(tài)電子結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫再|(zhì)所決定的邊界/表面態(tài)，由于受到對(duì)稱(chēng)性的保護(hù)，基本不受雜質(zhì)或無(wú)序的影響，非常穩(wěn)定。因此，拓?fù)浣^緣體有望從根本上解決現(xiàn)有電子技術(shù)的難題，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的革命。
最近，一類(lèi)新的拓?fù)浣^緣體-高階拓?fù)浣^緣體(Higher-Order Topological Insulators)被提出并且引起了研究熱潮。與先前的拓?fù)浣^緣體相比，該類(lèi)拓?fù)浣^緣體表現(xiàn)出完全不同的體態(tài)-邊界態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系。以二維為例，通常的拓?fù)浣^緣體具有一維無(wú)能隙邊界態(tài)，而二階拓?fù)浣^緣體擁有無(wú)能隙的零維拐角態(tài)(Corner States)?，F(xiàn)有的高階拓?fù)浣^緣體都需要晶體對(duì)稱(chēng)性的拓?fù)浔Ｗo(hù)，那么是否存在超越現(xiàn)有框架的高階拓?fù)浣^緣體呢？該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在二維準(zhǔn)晶中存在一類(lèi)截然不同的高階拓?fù)浣^緣體，它受到一種晶體所不具有的，八重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的保護(hù)，邊界上具有八重對(duì)稱(chēng)性的無(wú)能隙拐角態(tài)(如圖所示)，是一類(lèi)新的對(duì)稱(chēng)性保護(hù)的拓?fù)湮飸B(tài)。
《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)是美國(guó)物理學(xué)會(huì)主辦的物理學(xué)領(lǐng)域最具權(quán)威性與影響力的物理學(xué)綜合期刊，以快報(bào)形式發(fā)表物理學(xué)所有方向最新的研究成果。其論文接收標(biāo)準(zhǔn)可以簡(jiǎn)單概括為開(kāi)創(chuàng)新方向，解決難題，發(fā)展新方法，且需要引發(fā)廣泛興趣。
論文全文鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.036803
