由扭曲 3D 结构的 Umklapp 散射产生的无自旋拓扑奇性

无自旋系统因其独特的代数结构，与带自旋系统具有不同的拓扑特征。由于缺乏通常与自旋相关的手性相互作用，关于拓扑与结构手性性之间的潜在且尚未探索的相互作用可能被期待。本文发现，仅凭结构手性性即可实现无自旋拓扑手性，具体表现为结构中无特征单位的三维空间模式，本文以两种扭曲石墨烯系统为例进行验证。在所有方向都无周期性的三维螺旋扭曲结构中，我们发现一种螺旋 Weyl 半导体相位，其 Bulk 拓扑结构和手性表面态均由螺旋方向决定。在由层交替扭曲角度符号组成的三维周期结构中，发现一种更高阶的 Dirac 半导体，伴随手性 hinge 态。这些新型拓扑状态的背后机制是从扭曲界面捕获手性的间谱 Umklapp 散射，导致有效的反相手性垂直跳跃，从而引入 $\pi$-flux Z2 玻克场，改变对称代数。我们的发现指向了通过对特征无关单元的扭曲阵列进行图案化来工程化拓扑手性的新途径，这可以扩展用于拓扑光子学和声学的设计原则。