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S4 대칭을 사용하는 Weyl semimetals에 대한 고 처리량 스크리닝

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시스템의 대칭을 사용하여 사람들은 다양한 토폴로지 상태를 설명하기 위해 다양한 토폴로지 불변을 정의 할 수 있습니다. 위상 재료는 위상 불변을 계산하여 정확하게 발견 할 수 있습니다. 최근 연구자들은 재료가 위상 학적으로 사소하지 않은 / 사소한 절연체 (호환성 관계 충족)인지 아니면 위상 반 금속 (호환성 관계 위반)인지를 결정하는 데 축소 불가능한 표현과 호환성 관계를 사용할 수 있음을 발견했습니다. 이론적 계산으로. 그러나 Weyl semimetals는 Weyl fermions의 존재가 대칭 보호 (격자 변환 대칭 제외)를 필요로하지 않기 때문에이 패러다임을 넘어갑니다. 현재 사람들은 일반적으로 XNUMX 차원 Brillouin 영역에서 매우 조밀 한 그리드를 사용하여 밴드 갭이 XNUMX 인 Weyl 페르미온을 검색합니다. 많은 양의 계산이 필요하기 때문에이 방법은 매우 비효율적입니다. 따라서 Wey fermions에 대한 높은 처리량 검색에는 사용할 수 없습니다. Weyl semimetals의 거대한 잠재적 응용 분야를 고려할 때 Weyl fermions를 정확하고 빠르게 검색하려면 새로운 알고리즘을 설계하거나 새로운 토폴로지 불변을 정의하는 것이 시급합니다.

최근에 출판 된 과학 게시판, Gao et al. Weyl fermions의 존재를 효과적으로 진단하는 데 사용할 수있는 S4 대칭 시스템에서 새로운 위상 불변 χ를 제안했습니다. χ는 그림 1의 주황색 평면 (Surface S)에서 Berry 곡률의 적분으로 정의되며 4 차원 Wilson-loop 방법을 사용하여 간단히 계산할 수 있습니다. 또한 자기 시스템의 경우, XNUMX이 아닌 χ는 SXNUMX 불변 k- 포인트에서 점유 상태의 축소 불가능한 표현에 의해 드러날 수 있습니다. 따라서 Weyl fermions를 검색하는 데 드는 계산 비용을 크게 줄입니다. 이 새로운 불변 ​​χ는 자기 및 비 자기 시스템 모두에서 작동한다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

이 방법을 제 XNUMX 원리 계산의 고 처리량 스크리닝에 적용함으로써 저자는 많은 새로운 자기 및 비 자기 Weyl 반 금속을 예측했습니다. 실험적 관찰은 이러한 새로 발견 된 Weyl 반 금속이 자기 저항, 초전도성 및 스핀 유리 상태 등과 같은 많은 고유 한 특성을 가지고 있음을 보여줍니다. 이러한 재료는 Weyl 페르미온과 다른 이국적인 상태 간의 상호 작용에 대한 미래의 실험적 연구를위한 현실적인 플랫폼을 제공합니다.

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Jiacheng Gao, Yuting Qian, Simin Nie, Zhong Fang, Hongming Weng, Zhijun Wang. S4 대칭을 사용하는 Weyl Semimetals에 대한 고 처리량 스크리닝. 과학 게시판, 2021 년, doi : 10.1016 / j.scib.2020.12.028
https : //WWW.사이언스 다이렉트.co.kr /과학/조/pii /S2095927320307738

출처 : https://bioengineer.org/high-throughput-screening-for-weyl-semimetals-with-s4-symmetry/

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