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SSH模型与拓扑螺旋链:一维拓扑绝缘体的边缘态的首次验证

科学探索万象经验2024-09-03

拓扑材料的研究彻底改变了我们对凝聚态物理的理解,导致了拓扑绝缘体和狄拉克-外尔半金属等新物质相的发现。苏-施里弗-希格尔(SSH)模型是该领域的基础模型之一,描述了一维(1D)拓扑绝缘体。该模型预测,在链的端点会存在拓扑束缚态。由于缺乏合适的平台,这种现象在固态系统中一直难以观察到。

SSH模型于1979年开发,最初用于描述导电聚合物。现在,它已成为描述交替原子链的一维模型,相邻原子之间的跃迁振幅不同。该模型预测,当跃迁振幅足够不同时,系统会经历拓扑相变,从而在链的末端形成拓扑保护的边缘态。这些边缘态的特点是其独特的色散关系,位于体能谱的带隙处。

拓扑螺旋链可以看作是SSH模型的一维扩展,其中链中的原子以螺旋形排列。这种螺旋排列将额外的几何因素引入跃迁振幅,导致更复杂的能带结构。然而,在某些条件下,系统仍然可以表现出拓扑相并承载边缘态。

最近,研究人员提出,形成螺旋链结构的元素碲可以作为SSH链的扩展版本。这一提议为探索一维系统中的拓扑相开辟了新途径。碲的螺旋结构为研究拓扑边缘态的性质提供了独特的平台。