Z₂拓扑绝缘体中的相互作用诱导临界性

临界现象和量子相变是现代凝聚态物理中的范式概念。介观物理学领域的一个核心例子是由无序驱动的局域化-退局域化（金属-绝缘体）量子相变——安德森转变。尽管局域化的概念已出现半个世纪，但该领域仍然充满令人惊讶的新进展。研究新型奇特局域化现象的最新舞台是石墨烯和拓扑绝缘体，即具有退局域化（拓扑保护）表面态的本征绝缘体。除了令人兴奋的物理性质外，拓扑保护使此类系统成为各种前瞻性电子和自旋电子器件的有前途候选者。因此，在同时存在无序和相互作用的现实系统中理解边界金属模式的特性至关重要。在这里，我们发现了一种新的临界态，它出现在二维量子自旋霍尔(QSH)系统的体相中以及具有强自旋-轨道相互作用的三维拓扑绝缘体表面上，这是由于非平凡Z₂拓扑与库仑排斥相互作用的结果。在低温下，该态具有普适的电导率值。特别地，我们预言直接的QSH相变是通过这种新态发生的。值得注意的是，相互作用诱导的临界态在三维拓扑绝缘体表面上出现，无需任何可调参数。这种“自组织量子临界性”是相互作用无序系统领域中的一个新概念。