諾獎材料，風光依舊！18篇Nature/Science告訴你這個諾獎材料有多火！
2020-02-17 13:14:30
作者：eric 來源：材料人
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10 Nature: 三維光子拓撲絕緣體的實現
浙江大學陳紅勝教授課題組和新加坡南洋理工大學Baile Zhang教授、Yidong Chong教授課題組證明了三維拓撲絕緣體的經典光子模擬。三維拓撲光子帶隙的實現為各種拓撲光子器件打開了大門，同時也為研究2D以外的拓撲量子光學提供了機會。目前3D SRR制造的進展表明，在太赫茲和紅外波段工作的頻率是可行的。基于全介質超材料的實現可允許在光學區域中使用3D光子拓撲絕緣體。研究人員在這里主要研究電磁波的光子晶體，但是類似的晶格設計也可以應用于其他的玻色子系統，例如聲學和機械結構。
文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0829-0
11 Nature: 一維碘化鉍的弱拓撲絕緣體狀態
東京大學Takeshi Kondo和東京工業大學T. Sasagawa等人提供了碘化鉍β-Bi4I4中拓撲絕緣體（WTI）可能有幾個不同的科學和技術影響。考慮到這種迷人的狀態被視為QSH絕緣體的3D模擬，并且可以在3D晶體的寬側表面上產生高度定向的自旋電流，該發現將刺激對奇異量子現象的進一步深入研究。特別地，通過選擇拓撲或非拓撲的晶相，可以在室溫左右控制魯棒自旋電流的出現。因此，研究人員的實驗觀察可能會引發對QSH絕緣體的3D類似物的基礎和技術研究，也許會導致新的電子和自旋電子學技術。
文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-0927-7#auth-22
12 Nature: 量子霍爾山谷系統中相互作用的多通道拓撲邊界模式
普林斯頓大學Ali Yazdani等人研究了谷極化QHFM態可以在多種材料中實現，不僅為研究不同類型的Luttinger液體提供了機會，而且也為探索它們之間的連接方式提供了機會。這些二維系統自然地適合于STM研究，類似于這里所進行的那些研究，它們既能可視化電子疇壁，又能探測其相關邊界模的特性。此外，Bi（111）空穴態為所有三個向列相取向的疇結構提供了一個有趣的機會。最后，在向列相QHFMs中應用原位應變來控制疇壁的位置，打開了疇壁動力學成像的可能性，并使這些邊界模式更易于其他測量，包括傳輸研究。
文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-0913-0#article-info
13 Nature: 調控量子材料新突破
美國普林斯頓大學Hasan課題組殷嘉鑫等與中國科學院物理研究所王文洪團隊，波士頓學院汪自強團隊等團隊揭示了Fe3Sn2中基于矢量場的能量轉移和破缺對稱性之間的對應關系，這證明了旋轉軌道kagome磁體中異常大且各向異性的磁可調諧性，并指向一個潛在的相關磁拓撲基態。這項工作的新穎之處在于它的自旋軌道可調性和戈美材料的巨大響應。研究人員通過控制矢量場操縱對電子激發的空間動量探索是探索弱相互作用Z2拓撲絕緣體以外的拓撲物質物理的有力工具。
文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0502-7
14 Science: 單層拓撲絕緣體中門控電壓誘導的超導性
加拿大英屬哥倫比亞大學Joshua A.Folk團隊發現在單層WTe2中，從2D拓撲絕緣體到超導狀態的相變發生在如此低的載流子密度下，以致于很容易被簡單的靜電門誘導。這一發現可能導致可連接的超導電路，并提供了在單一材料中開發拓撲超導器件的潛力，而不是目前所需的混合結構。同時，研究人員推測摻雜使單層WTe2中的平衡有利于超導電性，遠離競爭性的絕緣電子有序。
文獻鏈接：https://science.sciencemag.org/content/362/6417/922
15 Science: 單層拓撲絕緣體中的電可調式低密度超導
美國麻省理工學院PabloJarillo-Herrero和Sanfeng Wu團隊等報道了由電場效應引起的單層拓撲絕緣體WTe2的本征超導電性。這種單層過渡金屬二羥基化合物最近被建立為量子自旋霍爾絕緣體，具有高達100開爾文的強邊輸運。實驗結果指向一個令人興奮的可能性，創建一個2D晶體為基礎的拓撲超導體使用鄰近效應。此外，范德瓦爾斯異質結構可以用來研究超導電性、磁性和拓撲學之間的相互作用，這種異質結構將單層WTe2與最近發現的二維層狀鐵磁體等材料結合起來。
文獻鏈接：https://science.sciencemag.org/content/362/6417/926
16 Science: 觀察到無序原子線中安德森拓撲絕緣體
伊利諾伊大學香檳分校Taylor L.Hughes、Bryce Gadway和巴塞羅那科技學院 PietroMassignan團隊通過對超冷原子的離散量子態之間的多個躍遷同時進行相干控制，設計出具有精確可控無序的一維手性對稱線來實現無序驅動的拓撲相-拓撲安德森絕緣體（TAI）。該發現將使未來研究無序拓撲系統的量子臨界性成為可能。結合隧道相和人工規范場的設計能力，本文的技術可以擴展到無序量子霍爾系統的研究。雖然該文目前的研究局限于相互作用相對不重要的領域，但是在合成動量空間晶格中存在的強相互作用將有助于未來對強相互作用拓撲流體的研究。
文獻鏈接：https://science.sciencemag.org/content/362/6417/929
17 Science: 分子石墨烯拓撲工程的量子單位
牛津大學Lapo Bogani團隊證明了拓撲剪裁優異性能，其可在分子石墨烯納米結構中帶來出色的量子性能。研究人員從實驗上證實了碳基納米結構具有優越量子性能的可能性。在導電納米結構（如納米帶和石墨烯片）中加入化學物質，或將多個分子融合成雙量子點和多量子點，為在下一代光電、電和生物活性系統中使用量子效應開辟了道路。同時提供了一個合理的合成途徑，為石墨烯量子單元添加任何期望的功能，為量子納米材料的光學和磁性開辟了前所未有的多種選擇。
文獻鏈接：https://science.sciencemag.org/content/366/6469/1107
18 Nature: 變形超材料的多步自導路徑
荷蘭萊頓大學Corentin Coulais等人證明了基于屈曲和自接觸的機械開關修飾的層次結構經歷了對缺陷魯棒的自導向拓撲重構。實驗的設計是純幾何的，因此可以應用于一系列的規模化；同時它們也是被動的，減輕了外部控制的需要。研究人員希望他們的方法能夠提高可重構材料、軟機器人、折紙超材料和可拉伸電子產品的潛力。
文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0541-0
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