诺奖材料，风光依旧！18篇Nature/Science告诉你这个诺奖材料有多火！
2020-02-17 13:14:30
作者：eric 来源：材料人
10 Nature: 三维光子拓扑绝缘体的实现
浙江大学陈红胜教授课题组和新加坡南洋理工大学Baile Zhang教授、Yidong Chong教授课题组证明了三维拓扑绝缘体的经典光子模拟。三维拓扑光子带隙的实现为各种拓扑光子器件打开了大门，同时也为研究2D以外的拓扑量子光学提供了机会。目前3D SRR制造的进展表明，在太赫兹和红外波段工作的频率是可行的。基于全介质超材料的实现可允许在光学区域中使用3D光子拓扑绝缘体。研究人员在这里主要研究电磁波的光子晶体，但是类似的晶格设计也可以应用于其他的玻色子系统，例如声学和机械结构。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0829-0
11 Nature: 一维碘化铋的弱拓扑绝缘体状态
东京大学Takeshi Kondo和东京工业大学T. Sasagawa等人提供了碘化铋β-Bi4I4中拓扑绝缘体（WTI）可能有几个不同的科学和技术影响。考虑到这种迷人的状态被视为QSH绝缘体的3D模拟，并且可以在3D晶体的宽侧表面上产生高度定向的自旋电流，该发现将刺激对奇异量子现象的进一步深入研究。特别地，通过选择拓扑或非拓扑的晶相，可以在室温左右控制鲁棒自旋电流的出现。因此，研究人员的实验观察可能会引发对QSH绝缘体的3D类似物的基础和技术研究，也许会导致新的电子和自旋电子学技术。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-0927-7#auth-22
12 Nature: 量子霍尔山谷系统中相互作用的多通道拓扑边界模式
普林斯顿大学Ali Yazdani等人研究了谷极化QHFM态可以在多种材料中实现，不仅为研究不同类型的Luttinger液体提供了机会，而且也为探索它们之间的连接方式提供了机会。这些二维系统自然地适合于STM研究，类似于这里所进行的那些研究，它们既能可视化电子畴壁，又能探测其相关边界模的特性。此外，Bi（111）空穴态为所有三个向列相取向的畴结构提供了一个有趣的机会。最后，在向列相QHFMs中应用原位应变来控制畴壁的位置，打开了畴壁动力学成像的可能性，并使这些边界模式更易于其他测量，包括传输研究。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-0913-0#article-info
13 Nature: 调控量子材料新突破
美国普林斯顿大学Hasan课题组殷嘉鑫等与中国科学院物理研究所王文洪团队，波士顿学院汪自强团队等团队揭示了Fe3Sn2中基于矢量场的能量转移和破缺对称性之间的对应关系，这证明了旋转轨道kagome磁体中异常大且各向异性的磁可调谐性，并指向一个潜在的相关磁拓扑基态。这项工作的新颖之处在于它的自旋轨道可调性和戈美材料的巨大响应。研究人员通过控制矢量场操纵对电子激发的空间动量探索是探索弱相互作用Z2拓扑绝缘体以外的拓扑物质物理的有力工具。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0502-7
14 Science: 单层拓扑绝缘体中门控电压诱导的超导性
加拿大英属哥伦比亚大学Joshua A.Folk团队发现在单层WTe2中，从2D拓扑绝缘体到超导状态的相变发生在如此低的载流子密度下，以致于很容易被简单的静电门诱导。这一发现可能导致可连接的超导电路，并提供了在单一材料中开发拓扑超导器件的潜力，而不是目前所需的混合结构。同时，研究人员推测掺杂使单层WTe2中的平衡有利于超导电性，远离竞争性的绝缘电子有序。
文献链接：https://science.sciencemag.org/content/362/6417/922
15 Science: 单层拓扑绝缘体中的电可调式低密度超导
美国麻省理工学院PabloJarillo-Herrero和Sanfeng Wu团队等报道了由电场效应引起的单层拓扑绝缘体WTe2的本征超导电性。这种单层过渡金属二羟基化合物最近被建立为量子自旋霍尔绝缘体，具有高达100开尔文的强边输运。实验结果指向一个令人兴奋的可能性，创建一个2D晶体为基础的拓扑超导体使用邻近效应。此外，范德瓦尔斯异质结构可以用来研究超导电性、磁性和拓扑学之间的相互作用，这种异质结构将单层WTe2与最近发现的二维层状铁磁体等材料结合起来。
文献链接：https://science.sciencemag.org/content/362/6417/926
16 Science: 观察到无序原子线中安德森拓扑绝缘体
伊利诺伊大学香槟分校Taylor L.Hughes、Bryce Gadway和巴塞罗那科技学院 PietroMassignan团队通过对超冷原子的离散量子态之间的多个跃迁同时进行相干控制，设计出具有精确可控无序的一维手性对称线来实现无序驱动的拓扑相-拓扑安德森绝缘体（TAI）。该发现将使未来研究无序拓扑系统的量子临界性成为可能。结合隧道相和人工规范场的设计能力，本文的技术可以扩展到无序量子霍尔系统的研究。虽然该文目前的研究局限于相互作用相对不重要的领域，但是在合成动量空间晶格中存在的强相互作用将有助于未来对强相互作用拓扑流体的研究。
文献链接：https://science.sciencemag.org/content/362/6417/929
17 Science: 分子石墨烯拓扑工程的量子单位
牛津大学Lapo Bogani团队证明了拓扑剪裁优异性能，其可在分子石墨烯纳米结构中带来出色的量子性能。研究人员从实验上证实了碳基纳米结构具有优越量子性能的可能性。在导电纳米结构（如纳米带和石墨烯片）中加入化学物质，或将多个分子融合成双量子点和多量子点，为在下一代光电、电和生物活性系统中使用量子效应开辟了道路。同时提供了一个合理的合成途径，为石墨烯量子单元添加任何期望的功能，为量子纳米材料的光学和磁性开辟了前所未有的多种选择。
文献链接：https://science.sciencemag.org/content/366/6469/1107
18 Nature: 变形超材料的多步自导路径
荷兰莱顿大学Corentin Coulais等人证明了基于屈曲和自接触的机械开关修饰的层次结构经历了对缺陷鲁棒的自导向拓扑重构。实验的设计是纯几何的，因此可以应用于一系列的规模化；同时它们也是被动的，减轻了外部控制的需要。研究人员希望他们的方法能够提高可重构材料、软机器人、折纸超材料和可拉伸电子产品的潜力。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0541-0
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