Na3Bi中快速可逆类液态弹性变形与拓扑相变的结合

通过第一性原理计算，我们确定了Na$_3$Bi从六方基态到立方$cF$16相在0.8 GPa以上的结构相变，与实验发现一致。在释放压力后，Na$_3$Bi的\emph{cF}16相在环境条件下机械稳定。计算揭示$cF$16相为拓扑半金属，类似于著名的HgTe，甚至表现出异常低的$C^\prime$模量（仅约1.9 GPa）和巨大的各向异性$A^u$高达11，在所有已知立方晶体弹性行为中居第三高位。这些事实使\emph{cF}16型Na$_3$Bi非常软，在(110)$<$1$\overline{1}$0$>$滑移系中具有类液态弹性变形。重要的是，伴随此变形，Na$_3$Bi显示出从应变自由立方相的拓扑半金属态到畸变相的拓扑绝缘态的拓扑相变。由于$C^\prime$弹性变形几乎以可逆且类液态的软方式不消耗能量，\emph{cF}16型Na$_3$Bi有望提供拓扑绝缘体与拓扑半金属之间的快速开关方式，这将有益于量子电子器件的实际应用。