TA的每日心情 | 擦汗 2024-7-16 21:06 |
---|
签到天数: 74 天 [LV.6]出窍
|
(话说自从大学毕了业就很少码字了,大部分时间都贡献给了lab...以前在西河老是潜着,也没觉得太憋...后来跟着跟着就来了这,这下好了,两眼黑,估摸着得吱两嗓子了,要不然可真要黑到头了....)- r9 E( z4 U: y
' E( V+ N* `) j- U加入咱这个组织几个月了,为了响应组织号召,为了四有新人的目标(有车有钱有房有女人,即有权限发帖看帖,有爱元,有子个的地盘,有人气)咱决定趁老板出去开会期间多多吱两声,为组织添砖加瓦。, S3 w+ n% I6 h) G; `5 q: a
' o: S! x9 _/ i+ ~; j4 T d# r咱是理科出身的,没啥长处,就扯一下自己做过的几个project吧。
, ~9 J4 E! v7 O1 s/ N3 p+ }* j. J/ \' L3 ^ {
今天就聊聊目前凝聚态物理方面最热门的话题:拓扑绝缘体(topological insulator)
) Q6 j! g. b: z8 q+ v7 s
; Y# [9 m7 l/ l+ X+ A啥是拓扑绝缘体呢?" D1 j& }$ D h, w5 Z" x
3 i# a0 W+ \( X5 H& u一般来说,物体根据导电性质可简单的划分为导体(金属之类),半导体(如Si,GaAs,In2O3,ZnO之类)和绝缘体(大部分的有机材料,氧化物和单质类如O2,N2等等)。 这些划分呢,是根据他们自身的band structure 来决定的,主要是靠Fermi level 在band gap 以内或之上之下来决定的,还靠electron or hole 的占据态来决定。topological insulator是一种新的材料,简单来说它是介于导体和绝缘体之间的全新的一种物质,即表面为导体(2D electron gas)而内部为绝缘体。Fermi level 在这种材料中是从bandgap 穿过的,而bandgap中有穿插了surface state(即conductionband 和valanceband 之间是gapless的)。 这就决定了拓扑绝缘体的一些极为特殊的性质。
# L0 y& B) I4 E4 Q
% L5 p! g7 C; O& q3 x$ S) {; l为啥叫拓扑呢?
% i$ U* ^8 b: Z/ x: \
/ X+ g1 x0 H& P$ T/ P. z( A2 Y这个问题是这么回事,在凝聚态理论物理里面,有个概念叫Berry phase,80年代才提出来的,但是量子物理里面忽略了几十年的一个相位(主要是由于抵消效应所以才不重视的)。这个Berry phase在特殊的条件下,比如电子是time-dependent adiabatic evolution的,在parameter-space中环形一圈回到原点的情况下,会产生一个几何非0相位。那么这个非0相位呢,就会影响到了它的电学传输性质。在time reversal 和 inversal symmety的情况下,考虑到strong spin-obital coupling的影响,就会产生某些特殊材料的表面出现二维电子气而内部绝缘体效应了。而这个berry phase是由什么决定的呢?就是物质的band structure geometry决定的。一般数学里面用chern number来表示这个东西,所以就叫做拓扑绝缘体。 这两年的研究表明量子霍尔效应,自旋量子霍尔效应等都是由chern number 决定的。 (加点私货,前不久读非线性系统也发现用拓扑学来为系统归类,不禁感慨世界的奇妙啊....)
4 z, k2 [) c+ V
! j; h: H; l L) Z; h# P% H应用9 i$ k2 y" B5 R9 `9 N4 j
+ L1 I' g. D& q% j0 k如果对物理稍微感兴趣的人肯定知道去年的物理诺奖--graphene,别名碳单原子层,TI和它有些类似,但是里面有更复杂和有趣的物理。譬如说TI的表面有自旋极化的电流,这种极化电流受到时间反演得对称性保护导致电子不会出现散射==〉导电性极好。自旋极化的电子一般只有在磁场下才会产生,而在这种材料中,通过控制电流方向就可以轻易改变自旋极化方向《==spin obital coupling 效应。 所以呢,这种材料在磁阻存储和量子计算机中能发挥相当惊人的....(没想好啥词,总之是申请funding中的那些blahblah的东西啦,呵呵)
3 P" h$ T$ Z2 p& Y2 t9 n. l+ R$ x: v1 o1 T- x- m: f
0 F6 e' |3 X" c* g H
0 d' r$ Y& \; S: Q# H
发展状态
: O: `5 }" E" A) ], j4 H) N) a G+ L9 M9 M; ~$ J
这个理论是从2000年后逐渐提出来的,于2009年左右正式完工。向奋斗在凝聚态物理最前沿的人致以崇高的敬意!(他们是斯坦福的ZhanSC,Hasan等理论巨头,普林斯顿的NP Ong, 日本的Ando等试验巨头)。
& Z. d! k2 ]) Z1 V, W( Y4 Z国内发展状况:目前中科院北物所的XueQK和ZhongF教授分别在试验和理论方面紧跟,港科大的ShenSQ教授在理论方面也是有不少贡献) 总的来说,国内这方面的课题是紧跟前沿的。
, [! @3 j( B& M3 N) F' D
5 J% i: l, G I# t只是简单介绍一下目前在做的东西而已,就这些能拿出手了....(也考虑过帖点以前写的东西.....实在拿不出手阿,哈哈)( g: ~+ {, y6 @4 x8 ^6 T |! }
( W5 C7 V4 K/ U% L& G7 T
土鳖抗铁牛 |
评分
-
查看全部评分
|