Explorar novos materiais topológicos e transições de fase relacionadas tem sido um tema central de pesquisa em física da matéria condensada e ciência dos materiais. Materiais topológicos com cruzamentos anti-bandas não triviais têm atraído muita atenção. O estado de superfície do férmion da ampulheta, localizado no vértice no pescoço de uma dispersão tipo ampulheta, permite a exploração de fases topológicas notáveis, como o ponto de Weyl da ampulheta, o movimento ao longo de linhas de alta simetria e as cadeias ou rede nodais da ampulheta. Ao introduzir acoplamentos intercamadas preservados por simetria não-simórfica, o estado da superfície do férmion de ampulheta em isoladores cristalinos topológicos (TCIs) pode ser obtido.
Uma vez que os cientistas previram teoricamente os TCIs não-simórficos KHgX (X =As, Sb e Bi) com a dispersão semelhante a ampulheta em 2016, os experimentos usando diferentes técnicas foram conduzidos para observar a dispersão semelhante a ampulheta em KHgSb, compostos em camadas M ₃ Site₆ (M =Nb, Ta), e sistemas tridimensionais como iridatos de perovskita ou alguns óxidos com simetria não simórfica. No entanto, os estados de superfície do férmion de ampulheta raramente são verificados para as desvantagens, incluindo sensibilidade ao ar, dispersões de bandas diversas cruzando o nível de Fermi (E_F ), e contestação de clivagem nos candidatos acima mencionados. Assim, é altamente desejável descobrir materiais candidatos adequados com estados de superfície de férmion de ampulheta para explorar suas propriedades intrigantes e novas fases topológicas.

Em 2020, Qian et al. demonstrou teoricamente que o estado de superfície do férmion de ampulheta pode ser realizado em LaSbTe ortorrômbico com camadas de átomos de Sb em zig-zag empilhando ao longo de um eixo com simetria não simórfica. No entanto, LaSbTe ortorrômbico não se tornou experimentalmente disponível até agora, em vez disso, LaSbTe tetragonal e RESbTe La-substituído (RE =terras raras) foram relatados.

Recentemente, Chen Hongxiang, Chen Long, Prof. Wang Gang Wang, et al. do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências (IOP, CAS), juntamente com colaboradores, projetaram e sintetizaram um novo candidato a isolante cristalino topológico estável em camadas ErAsS.

A estrutura cristalina de ErAsS é determinada como sendo Pnma ortorrômbica (No. 62) usando difração de raios X de cristal único e ainda confirmada por campo escuro anular de alto ângulo usando microscopia eletrônica de transmissão de varredura.

De acordo com os resultados da difração de nêutrons de cristal único em COROLLI, SNS e cálculos de primeiros princípios, a camada de átomos de As distorcida e a ordem magnética de Er neste material recém-descoberto induzem não apenas o estado de superfície do férmion de ampulheta, mas também o estado exótico de sintonia magnética. fases incluindo o possível isolante cristalino topológico magnético.

Publicado em Materiais Avançados , esses resultados mostram um novo candidato a TCI disponível experimentalmente com estado de superfície de férmion de ampulheta e fases exóticas sintonizadas por estrutura magnética, demonstrando o potencial de investigar profundamente o estado de superfície de férmion de ampulheta e a interação entre magnetismo e topologia. + Explorar mais

Um tesouro de física escondido em um padrão de papel de parede