TA的每日心情 | 擦汗
2024-7-16 21:06 |
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签到天数: 74 天 [LV.6]出窍
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(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....) r, } h3 ]. s9 r
; C( e* j! p" A% Q2 d# W& x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。
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咱是理科出身的，没啥长处，就扯一下自己做过的几个project吧。6 S1 e, ~; {" s0 l' W" s/ ^% y* F
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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）
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W6 h' P$ @2 |1 ?! n; A. D+ r& E啥是拓扑绝缘体呢？
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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。0 F# F6 s5 }( L& L
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为啥叫拓扑呢？- Y# Y. b4 s" K) c! k0 {; G5 c
7 A( ?9 n* O, k% l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....)
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应用
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3 |4 _2 u( W8 \. F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)) \* H4 c6 z4 ?0 b
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+ A% h- G/ Z6 I$ x发展状态0 h- ~, _2 T% j. a, C% k
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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）。
5 L) P) I& W3 V& w! A Q1 k" S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。
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; f7 T/ m) j6 C3 D7 r+ N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）9 @( ]8 x2 t' \ [+ F" }! p
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土鳖抗铁牛 |
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雷达卡
发表于 2011-11-24 17:52:13
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谢谢谢谢，呵呵
