揭示由拓扑相变诱导的对称性不稳定

对称性-拓扑相互作用决定了如何定义序参量以及对材料有序相的分类。然而，当前对这种相互作用的理解主要从单侧视角进行的，即将拓扑态在特定固定对称性约束下进行分类。本文通过表明在中心对称的 Dirac 材料 ZrTe$_5$ 中，由于光诱导的周期性拓扑相变导致的自发对称性破坏，完整地完成了这一循环。区分特征是观察到在泰度和温度依赖性关键传输参数中呈现出鲁棒相关性和显著异常。首先，位移电流 $J_{\text{s}}$ 和位移电流 $J_{\text{d}}$ 以及电荷载流子泵运，都表现出类似的行为。其二，三者在相似的低泰度时都呈峰值，随后随着泰度进一步增加而减弱。这一行为无法用常规能量上允许的直接激发来解释。其三，三者在接近拓扑相变温度时都表现出异常。这些结果突显了 ZrTe$_5$ 中独特的低能量泵运行为，特点是可逆的泰度依赖性和一种类似 hinge 的相互作用，将各种电子和晶格可观测量（包括声子、载流子和电流）相互连接。我们的发现得到模型分析的支持，为理解在拓扑相变动力学中晶体（ inversion）和时间反演对称性的脆弱性提供了关键见解。这种脆弱性驱动自发对称性破坏，证据表明非共振红外声子和破坏对称性光电流同步出现。