磷碳化物纳米管中的 Dirac 费米子与平面带：准一维材料的结构与量子相变

在费米能级处共存 Dirac 费米子和高度退化平面带的化学上真实的准一维（1D）材料极其罕见，而这代表了一种高度理想的平台，用于关联和拓扑量子现象。本文利用特定的对称性适应的一级密度泛函计算，预测了一种新的纳米材料类——磷碳化物纳米管（$\text{P}_2\text{C}_3$NTs）——通过卷曲单层$\text{P}_2\text{C}_3$制备而来，后者在前一篇信件中展示其拥有“双 Kagome 带”。无论是笔花形还是锯齿形的$\text{P}_2\text{C}_3$NTs在室温下都稳定，并具有稀有的 Dirac 交叉和多个平面带在费米能级处的共存，这些平面带继承自底层的蜂窝-Kagome 晶格，并且对弹性变形具有韧性。在大应变下，结构从蜂窝-Kagome 转换为“砖墙”结构，伴随着多种耦合的结构和量子相变。我们还发现局域边缘态、由空位和掺杂引起的自旋分裂，以及应变可调磁性。综上所述，这些结果将$\text{P}_2\text{C}_3$NTs确立为一种化学特定且机械可调的1D材料平台，具有潜在的应用于量子硬件和自旋电子学的前景。