Геометрически обусловленные топологические хиральные фермионы в аморфных хиральных металлах
Благодаря валентности и частично перекрывающимся электронным состояниям проводимости, полуметаллы занимают промежуточное положение между металлами и изоляторами по проводимости. Топологические полуметаллы (TSM) отличаются электронными свойствами, защищенными геометрической структурой их электронных волновых функций, что делает их устойчивыми к разрушению и представляет собой перспективную площадку для квантово-электронных исследований. Хиральные TSM существуют в двух вариантах: с хиральностью кристаллической решетки или без неё. В данной работе показано, что хиральность кристаллической решетки служит регулируемым механизмом для генерации идеальных фаз TSM. Работа опубликована в журнале Physical Review Materials и оспаривает устоявшееся мнение о том, что разупорядоченность неизбежно разрушает металлические топологические состояния.
Рис. Структурная хиральность, топологическая хиральность и фермионы Крамерса–Вейля. Источник: Гоцин Чан и др., Топологические квантовые свойства хиральных кристаллов, Nature Materials (2018). DOI: 10.1038/s41563-018-0169-3
Хотя теория предсказывала, что фазы TSM будут разрушаться при умеренном нарушении порядка, требующем высококристаллических образцов, недавние эксперименты показали, что многие из полезных электронных свойств материалов TSM сохраняются в аморфных структурных фазах того же материала.
Используя методы теории групп (симметрии), физики обнаружили, что в предыдущих исследованиях упускалось из виду — аморфные материалы могут сохранять локальный порядок хиральности. Суть прорыва работы заключается в том, что локальный порядок хиральности и математика теории групп в совокупности позволяют создавать устойчивые аморфные хиральные фазы TSM.
