科学家发现新的拓扑绝缘体—铋

近期，一个国际研究团队，分别来自DIPC和UPV / EHU的研究员Ikerbasquehe和Maia G. Vergniory，发现了一类新的材料：高阶拓扑绝缘体，相关研究成果近期已发表在了《自然物理学》杂志上，题为《铋中的高阶拓扑》。理论物理学家首先预测了这些绝缘体的存在，这些绝缘体在晶体边缘具有导电性能而不是在其表面上，并且具有导电性而不会消散的特性。 现在，这些新特性在铋中通过实验证明。

拓扑绝缘体是一种内部绝缘，界面允许电荷移动的材料。 任何杂质和缺陷都不会影响电流的传导，对电场和磁场的响应也不同寻常。拓扑绝缘体及其物理现象是当代物理学的热点问题，研究这些独特的性质是对高性能电子和量子计算等领域有着无穷的价值。

高阶拓扑绝缘体

最近，来自巴斯克大学（UPV / EHU）以及圣塞瓦斯蒂安国际物理中心（DIPC）的物理学家发现了一类新的拓扑材料，它们能在晶体边缘而不是在其表面具有新颖的导电性。普林斯顿大学和马克斯普朗克微结构物理研究所将这种新材料命名为“高阶拓扑绝缘体”。

根据理论研究，导电边缘对于高阶拓扑绝缘体非常稳健：拓扑电子的电流不能被杂质阻止，如果晶体断裂，新边缘自动也传导电流。 然而，这些新材料最特别的特性是它们理论上可以导电而不会像超导体那样在低温下耗散。这将是高阶类拓扑绝缘体的特定属性。

铋是拓扑学的

现在，由于巴黎南部大学和CNRS的科学家们也参与了这项研究合作，已经证实，铋一直被描述为体积拓扑上的元素，遵循高阶的广义体边界对应，受拓扑保护的导电模式在铰链主体而不是晶体表面。

随后通过使用对称性论证，拓扑指数，第一性原理计算和最近引入的拓扑量子化学框架来确定该元素的特殊拓扑性质。

实验也验证了这种现象。研究人员利用扫描隧道谱，证明了位于晶面台阶边缘的一维态旋转对称性的独特特征。科学家利用约瑟夫森干涉仪证明了它们对电子传输的普遍拓扑贡献。