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我国科学家研发出一套准确预言具有拓扑性质材料的新方法


  寻找新型拓扑量子材料,是国际上凝聚态物理研究中的重大挑战之一。晶体结构和电子结构的复杂性,使得在直接实验中测量材料的拓扑性质十分困难。因此,用计算的手段首先在理论上预言材料的拓扑性质,为缩短发现新拓扑量子材料的时间,增加发现新拓扑材料的准确性提供了重要的方法。
  在国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项的支持下,中国科学院物理研究所方辰、翁红明、方忠课题组,与南京大学物理学院万贤纲课题组,各自独立研发出一套自动计算材料拓扑性质的方法。利用该方法,找到了数千种新的拓扑材料,十几倍于前人在十年间找到的拓扑材料数目总和。新方法的特点是将复杂的能带拓扑性质的计算,化简为能带的高对称点的不可约表示的计算。后者则可以通过一个全自动化的流程,在“第一性原理”的材料计算中得以实现。任何材料经过上述流程,都会被贴上一个“拓扑标签”,上面写明了它是否具有、以及具有哪些拓扑性质。大批拓扑量子材料在理论上的发现,改变了拓扑量子材料这一研究方向的研究范式,并给未来的实验研究提供了很多线索和机会。物理所课题组和南大课题组独立撰写了相应论文,两篇论文同时发表在《自然》杂志上。



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