La definición de χ en sistemas con simetría S4 en la superficie naranja S. El sistema en (b) tiene C2, 110 simetría. Crédito:Science China Press
Un nuevo invariante topológico χ se define en sistemas con S 4 simetría para diagnosticar la existencia de fermiones de Weyl. Calculando χ, el costo computacional de buscar semimetales de Weyl se reduce considerablemente. Recientemente, Gao y col. implementó este método en el cribado de alto rendimiento y encontró muchos nuevos candidatos de semimetales Weyl con propiedades exóticas, proporcionando plataformas realistas para futuros estudios experimentales de la interacción entre los fermiones de Weyl y otros estados exóticos.
Usando las simetrías de los sistemas, las personas pueden definir varios invariantes topológicos para describir diferentes estados topológicos. Los materiales topológicos se pueden descubrir con precisión calculando las invariantes topológicas. Recientemente, Los investigadores encontraron que las representaciones irreductibles y las relaciones de compatibilidad se pueden utilizar para determinar si un material es un aislante topológico no trivial / trivial (que satisface las relaciones de compatibilidad) o un semimetal topológico (que viola las relaciones de compatibilidad). lo que conduce a una gran cantidad de materiales topológicos predichos por cálculos teóricos.
Sin embargo, Los semimetales de Weyl van más allá de este paradigma porque la existencia de fermiones de Weyl no necesita ninguna protección de simetría (a excepción de las simetrías de traducción de celosía). En el presente, la gente suele tomar una cuadrícula muy densa en la zona de Brillouin tridimensional para buscar fermiones de Weyl con banda prohibida cero. Debido a la gran cantidad de cálculos necesarios, este método es muy ineficaz. Por lo tanto, no se puede utilizar para la búsqueda de alto rendimiento de fermiones Wey. Teniendo en cuenta las enormes aplicaciones potenciales de los semimetales de Weyl, es urgente diseñar un nuevo algoritmo o definir un nuevo invariante topológico para buscar fermiones de Weyl con precisión y rapidez.
En un trabajo reciente publicado en Boletín de ciencia , Gao y col. propuso un nuevo invariante topológico χ en sistemas con S 4 simetría, que se puede utilizar para diagnosticar la existencia de fermiones de Weyl de forma eficaz. Además, para sistemas magnéticos, el distinto de cero χ puede ser revelado por las representaciones irreductibles de estados ocupados en S 4 puntos k invariantes. Por lo tanto, reduce en gran medida el costo de cálculo para buscar fermiones de Weyl. Vale la pena señalar que este nuevo invariante χ funciona tanto para sistemas magnéticos como no magnéticos.
Al aplicar este método al cribado de alto rendimiento en los cálculos de primeros principios, los autores predijeron muchos nuevos semimetales de Weyl magnéticos y no magnéticos. Las observaciones experimentales han demostrado que estos semimetales de Weyl recién descubiertos poseen muchas propiedades únicas, como magnetorresistencia, superconductividad, y hacer girar estados vidriosos, etc. Estos materiales proporcionan plataformas realistas para futuros estudios experimentales de la interacción entre los fermiones de Weyl y otros estados exóticos.
