作者:NCCR国家研究中心(漫威) 在ARPES实验数据和模拟(离散傅立叶变换)表面光谱密度之间的比较中，在点M处具有线性交叉的尖锐特征对应于表面状态
荣誉:国家研究中心(NCCR)漫威 拓扑绝缘体(TIs)是块状绝缘材料，但是在其表面上显示出金属导电性
这种导电性由体能带结构的拓扑保证——只要定义拓扑指数的对称性保持不变，表面就具有这些状态
在所谓的强TIs中，这些状态受到保护，因此在所有表面上都有特征
然而，在弱TIs中，这些属性仅在具有特定方向的表面上受到保护
例如，堆叠二维TI，即QSHIs，以形成三维晶体，通常产生在晶体的顶面或底面上没有受保护状态的弱TI:存在从二维TI的边缘状态继承的金属表面状态，但也存在垂直于堆叠方向的绝缘表面平面
最近的理论工作，也是由MARVEL的研究人员进行的，表明这可能不是堆积的或散装的jacutingaite的情况
这项研究提出了一个更复杂的场景——这种材料可能是一种拓扑晶体绝缘体(TCI)以及一种弱钛
在拓扑结构中，拓扑结构由相对于镜面的对称性定义，金属表面态可以在垂直于镜面的表面上找到
这种状态在材料中是可以预期的，因为它具有三重镜像对称性
Jacutingaite也在层的堆叠中保持平移对称，这意味着它也可能具有弱钛的特性
然而，到目前为止，还没有关于体能带结构的实验结果
然而，由EPFL的THEOS实验室发起并与日内瓦大学量子物质物理系和包括英国钻石光源在内的其他小组合作进行的研究，现在已经描述了有史以来第一次jacutingaite单晶的合成，并通过将基于同步加速器的角分辨光电发射(ARPES)实验确定的体电子结构和表面电子结构与密度泛函计算进行比较，使用该样品为它们的双拓扑性质提供证据
双拓扑半金属Pt2HgSe3的体电子结构和表面电子结构的论文最近发表在《物理评论快报》上
这项工作揭示了材料自然解理面(001)中拓扑保护的表面状态，这是意想不到的，因为它应该支持一个弱拓扑相，因为它是一堆二维量子位
某些拓扑不变量的计算证实了弱拓扑绝缘体相通常以侧面的无间隙模式为特征，但是在顶面和底面上是完全有间隙的状态
因此，在001表面上发现的表面状态被认为是不同拓扑相的表现
块状jacutingate(pt2hg se 3)的晶体结构，红色和蓝色，是J3KM紧束缚模型的两个最大局部化Wannier函数之一
荣誉:国家研究中心(NCCR)漫威 研究人员假设，这可能是与晶体的三重镜像对称相关的TCI相位的迹象
在这种情况下，晶体表面上的拓扑保护表面状态被认为保持了镜像对称性，解理(001)表面就是这种情况
利用第一性原理计算，研究人员能够确定这种表面状态是TCI相的特征，它与在相同计算中发现的普通WTI相共存
因此，该结果为预测Pt2HgSe3的双重拓扑提供了证据
然而，jacutingaite作为双重拓扑绝缘体的机制仍不清楚
这个主题在EPFL的THEOS的理论工作中得到了解决，该研究补充了另一篇论文中进行的实验和计算工作
在《三维凯恩-梅勒Pt2HgSe3中的涌现对偶拓扑》一文中，日内瓦大学(前身为THEOS)的研究人员安蒂莫·马拉兹佐、尼古拉·马尔扎里和同事马可·吉布提尼将用于描述拓扑材料的二维凯恩-梅勒模型扩展到了块状jacutingaite
这篇论文最近发表在《物理评论研究》上
他们发现，块状皂石中意想不到的拓扑结构来自于一种强烈的层间杂交，这种杂交导致了知识管理模型的三维推广
虽然最近的层几乎是解耦的，但是有一个很大的、特殊的跳跃项，它表示相隔两层的层之间的强耦合
偶数层和奇数层或多或少是独立的，可以用一个三维知识管理模型单独描述，该模型在本文中被称为J3KM，其中包括一个由这个新的跳跃项驱动的波段反转
这导致了一条被自旋轨道耦合和非零的陈氏数分隔开的节点线——也就是说，被保护的表面状态与TCI一致
然而，当偶层和奇层之间的耦合恢复时，该材料再次充当WTI
这种见解提供了一种微观的理解材料的涌现的双重拓扑
J3KM模型预测了自旋轨道相互作用产生的表面状态和节点线的存在，与ARPES测量和另一篇论文中进行的第一性原理模拟一致
该模型适用于所有其他由堆叠蜂窝晶格构成的层状材料，并为打破弱拓扑绝缘体的标准范式提供了一种吸引人的策略
最后，实验证据、第一性原理模拟和三维jacutingate理论模型的结合支持了THEOS早期的预测，即二维jacutingate是一种类似凯恩-梅勒(石墨烯)的量子自旋霍尔绝缘体
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