520电影网,nfc,潮州景点-夹克在线快消咨询网,专注夹克30年

admin 2019-05-14 阅读:205

还记得什么是拓补吗?自拓扑资料初次被理论化以来的几十年里,科学家们现已提出,拓扑资料的奇特特性(即即便面临剧烈的温度改动或结构变形也能坚持其电功能的资料)或许促进从更节能的电子产品到新式超导体和量子计算机的开展。

(此处已增加圈子卡片,请到今天头条客户端检查)

但是,问题是,辨认具有这些特性的资料是十分困难的。为了加速这一进程,物理学教授Ashvin Vishwanath和搭档进行了一系列研讨,以开发出有用辨认新资料拓扑特性的办法。其研讨宣布在《天然通讯与科学发展》上,并与麻省理工学院研讨员阿德里安·波博士合著。

为把相关笼统数学概念与资料发现的有用问题联系起来奠定了根底。别的一项宣布在《天然》上,与南京大学的坡、冯唐和新港湾合著。在前期,许多研讨工作都会集在猜想一种资料是绝缘体仍是金属。但是,大约10年或20年前,才意识到能够制作这些拓扑资料。拓扑资料对立这种简略的二分法。例如或许有一个电绝缘的内部,这是包裹在一个薄的金属皮。这种金属涂层的存在遭到拓扑结构的维护,拓扑结构是一个数学概念,涉及到对体系物理改动具有鲁棒性的特性。换句话说,假如你企图剥开拓扑绝缘体的金属外壳,下面的那层会忽然变成金属。

深化了解这些奇特资料的数学将协助咱们找到具有这些拓扑特性的实在资料,现在,人们做这件事的办法更多是猜想……想要做的是找到一种有用办法来确诊所感兴趣的资料是否有很好的拓扑特性。所需求的洞察力供给了一个很好了解,即电子的行为是怎么与资料晶体结构的对称性交错在一起,能够看作是一个简直无限原子阵列组装成奇妙的形式。假如你的头歪斜90度,或许在镜子里反射,这些图画一般不会改动。在物理学中,这种性质被称为对称性。在论文中,Vishwanath和协作者对电子和对称性之间风趣的相互作用进行了体系的研讨。

第一个问题是原子构成晶体的办法有许多,即便忘记了化学杂乱性,忘记了其间的元素,仅仅是结构……仅仅从对称性的考虑,能够用230种办法把原子组合成晶体。杂乱性还不止于此,假如加上磁性,这个数字就会急剧增加,从230增加到1651。处理这个问题的一种办法是简略地测验一切或许组合,以得出终究的处理方案。但这并没有供给任何关于研讨人员所寻求的拓扑状况是怎么发生的见地。研讨人员采取了不同的办法,要害的主意是……找到一种有用的办法来从头表述这个问题,这样电子的对称性就能够映射到高维空间的坐标上。

这些坐标就像地址,团队能够依据对称指示器(类似于邮政编码)判别出资料是绝缘的、金属的仍是拓扑的。重要的是,这个“编码”很简略辨认。“曾经,对每个磁空间组的剖析需求一名研讨生一天的时刻,新方案使使命的简略自动化,这是在笔记本电脑上完结的一切1651个实例,只需求半响的时刻。新《天然》研讨建立在前期作品中概述的思维之上,将其使用于剖析现有的资料数据库,以发现拓扑资料候选项。Vishwanath说,与我国的协作者协作,该团队能够运用对称性目标快速确诊不计其数种资料的拓扑特性。在某种程度上,这是第二阶段,证明了对称性目标的有用性。

这不是一顿完全免费的午饭,并不是你看着晶体,然后详细剖析电子在做什么。相反,咱们只看到了一个杂乱体系的一个很小的方面,所以它有点像福尔摩斯——从很少的头绪,实际上能够推断出一个体系的许多特征。Vishwanath说,期望这些研讨能为开发拓扑资料的“库”铺平道路,这些拓扑资料能够被进一步表征,并有或许用于广泛的使用。有一些资料被猜想具有拓扑特性,但没有一个比如,在其他情况下,或许只要一种拓扑状况……但咱们或许期望有其他的拓扑状况,而不仅仅是人们曾经发现的那种拓扑状况。

博科园-科学科普|研讨/来自: 哈佛大学

参阅期刊文献:《天然通讯》,《科学前进》,《天然》

DOI: 10.1038/s41467-017-00133-2

DOI: 10.1126/sciadv.aat8685

DOI: 10.1038/s41586-019-0937-5

博科园-传递世界科学之美

(此处已增加圈子卡片,请到今天头条客户端检查)

左下角【了解更多】下载博科园app