La exploración de nuevos materiales topológicos y las transiciones de fase relacionadas ha sido un tema central de investigación en la física de la materia condensada y la ciencia de los materiales. Los materiales topológicos con cruces anti-banda no triviales han atraído mucha atención. El estado de la superficie del fermión del reloj de arena, ubicado en el vértice del cuello de una dispersión similar a un reloj de arena, permite la exploración de fases topológicas notables, como el punto de Weyl del reloj de arena, el movimiento a lo largo de líneas de alta simetría y las cadenas o redes nodales del reloj de arena. Mediante la introducción de acoplamientos entre capas preservados por simetría no simétrica, se puede obtener el estado superficial del fermión de reloj de arena en aisladores cristalinos topológicos (TCI).

Dado que los científicos predijeron teóricamente que los TCI no simórficos KHgX (X =As, Sb y Bi) tenían una dispersión similar a un reloj de arena en 2016, se realizaron experimentos con diferentes técnicas para observar la dispersión similar a un reloj de arena en KHgSb, compuestos en capas M₃ Sitio₆ (M =Nb, Ta), y sistemas masivos tridimensionales como los iridatos de perovskita o algunos óxidos con simetría no simétrica. Sin embargo, los estados de la superficie del fermión de reloj de arena rara vez se verifican por los inconvenientes que incluyen la sensibilidad al aire, las dispersiones de bandas misceláneas que cruzan el nivel de Fermi (E_F ), e impugnación de la escisión en los candidatos mencionados anteriormente. Por lo tanto, es muy deseable descubrir materiales candidatos adecuados con estados de superficie de fermiones de reloj de arena para explorar sus propiedades intrigantes y nuevas fases topológicas.

En 2020, Qian et al. demostró teóricamente que el estado de la superficie del fermión de reloj de arena se puede realizar en LaSbTe ortorrómbico con capas de átomos de Sb en zig-zag apiladas a lo largo de un eje con simetría no simétrica. Sin embargo, el LaSbTe ortorrómbico no ha estado disponible experimentalmente hasta el momento, más bien se ha informado de LaSbTe tetragonal y RESbTe sustituido con La (RE =tierras raras).

Recientemente, Chen Hongxiang, Chen Long, Prof. Wang Gang Wang, et al. del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China (IOP, CAS), junto con colaboradores, han diseñado y sintetizado un nuevo ErAsS candidato a aislante cristalino topológico estable al aire en capas.

Se determina que la estructura cristalina de ErAsS es Pnma ortorrómbica (n.º 62) mediante difracción de rayos X de cristal único y se confirma mediante un campo oscuro anular de alto ángulo mediante microscopía electrónica de transmisión de barrido.

De acuerdo con los resultados de la difracción de neutrones de cristal único en COROLLI, SNS y los cálculos de los primeros principios, la capa distorsionada de átomos de As y el orden magnético de Er en este material recién descubierto inducen no solo el estado de la superficie del fermión de reloj de arena, sino también el exótico sintonizado magnético. fases incluyendo el posible aislante cristalino topológico magnético.

Publicado en Materiales avanzados , estos resultados muestran un candidato TCI nuevo y experimentalmente disponible con estado de superficie de fermión de reloj de arena y fases exóticas sintonizadas por estructura magnética, lo que demuestra el potencial de investigar profundamente el estado de superficie de fermión de reloj de arena y la interacción entre magnetismo y topología. + Explora más

Un tesoro de física escondido en un patrón de papel tapiz