由拓扑声子平带展现的负原子间弹簧常数
材料科学
2022-09-07 v2
摘要
声子作为玻色子不同于作为费米子的电子。与可正可负并可由自旋轨道耦合进一步调控的原子间电子跳跃不同，原子间弹簧常数为正，否则原子晶格结构将动力学不稳定。令人惊讶的是，我们发现拓扑声子平带（FBs）可展现耦合相反手性 FB 模式的正或负原子间弹簧常数，这由 Kagome-BN 二维材料的第一性原理计算所例证。为揭示其物理起源，我们首先建立了周期晶格中具有能带拓扑的相反宇称的两个准粒子态（如电子态或声子模式）的集体晶格耦合（CLC）变量之间的基本对应。拓扑半金属在对称保护的特殊 k 点处呈现零 CLC；而这些 k 点处的正和负 CLC 分别产生普通绝缘体和拓扑绝缘体。接着，我们展示拓扑 FB 具有一种特殊的 CLC 形式，其由实空间波函数表征在所有 k 点处消失，且多原子 FB 声子模式可有效展现负的原子间弹簧常数。我们的发现为对拓扑的基本理解提供了新视角，并为创造人工玻色拓扑态提供了实用设计原理。
引用
@article{arxiv.2208.11764,
title = {Negative Interatomic Spring Constant Manifested by Topological Phonon Flat Band},
author = {Bowen Xia and Hang Liu and Feng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.11764},
year = {2022}
}