En utilisant les symétries des systèmes, les gens peuvent définir divers invariants topologiques pour décrire différents états topologiques. Les matériaux topologiques peuvent être découverts avec précision en calculant les invariants topologiques. Récemment, des chercheurs ont découvert que des représentations irréductibles et des relations de compatibilité peuvent être utilisées pour déterminer si un matériau est un isolant topologique non trivial/trivial (satisfaisant les relations de compatibilité) ou un semi-métal topologique (violant les relations de compatibilité), ce qui conduit à un grand nombre de matériaux topologiques prédits. par des calculs théoriques. Cependant, les semi-métaux de Weyl vont au-delà de ce paradigme car l'existence des fermions de Weyl ne nécessite aucune protection de symétrie (sauf pour les symétries de translation du réseau). À l'heure actuelle, les gens utilisent généralement une grille très dense dans la zone tridimensionnelle de Brillouin pour rechercher des fermions de Weyl avec une bande interdite nulle. En raison de la grande quantité de calculs nécessaires, cette méthode est très inefficace. Par conséquent, il ne peut pas être utilisé pour la recherche à haut débit de fermions de Wey. Compte tenu des énormes applications potentielles des semi-métaux de Weyl, il est urgent de concevoir un nouvel algorithme ou de définir un nouvel invariant topologique pour rechercher les fermions de Weyl avec précision et rapidité.
Dans un ouvrage récent publié dans Bulletin scientifique, Gao et coll. a proposé un nouvel invariant topologique χ dans les systèmes à symétrie S4, qui peut être utilisé pour diagnostiquer efficacement l'existence de fermions de Weyl. χ est défini comme l'intégrale de la courbure de Berry sur le plan orange (surface S) sur la figure 1 et peut être calculé simplement en utilisant la méthode unidimensionnelle de la boucle de Wilson. De plus, pour les systèmes magnétiques, le χ non nul peut être révélé par les représentations irréductibles des états occupés sur les points k invariants S4. Cela réduit ainsi considérablement le coût de calcul pour la recherche des fermions de Weyl. Il convient de noter que ce nouvel invariant χ fonctionne à la fois pour les systèmes magnétiques et non magnétiques.
En appliquant cette méthode au criblage à haut débit dans les calculs des premiers principes, les auteurs ont prédit de nombreux nouveaux semi-métaux de Weyl magnétiques et non magnétiques. Les observations expérimentales ont montré que ces semi-métaux de Weyl récemment découverts possèdent de nombreuses propriétés uniques, telles que la magnétorésistance, la supraconductivité et les états vitreux de spin, etc. Ces matériaux fournissent des plates-formes réalistes pour de futures études expérimentales de l'interaction entre les fermions de Weyl et d'autres états exotiques.
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Jiacheng Gao, Yuting Qian, Simin Nie, Zhong Fang, Hongming Weng, Zhijun Wang. Criblage à haut débit pour Weyl Semimetals avec symétrie S4. Bulletin scientifique, 2021, doi : 10.1016/j.scib.2020.12.028
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Source : https://bioengineer.org/high-throughput-screening-for-weyl-semimetals-with-s4-symmetry/
