Usando as simetrias dos sistemas, as pessoas podem definir vários invariantes topológicos para descrever diferentes estados topológicos. Os materiais topológicos podem ser descobertos com precisão calculando os invariantes topológicos. Recentemente, pesquisadores descobriram que representações irredutíveis e relações de compatibilidade podem ser usadas para determinar se um material é isolante topológico não trivial/trivial (satisfazendo as relações de compatibilidade) ou semimetal topológico (violando as relações de compatibilidade), o que leva a um grande número de materiais topológicos previstos. por cálculos teóricos. No entanto, os semimetais de Weyl vão além desse paradigma porque a existência de férmions de Weyl não precisa de nenhuma proteção de simetria (exceto para simetrias de tradução de rede). Atualmente, as pessoas geralmente usam uma grade muito densa na zona tridimensional de Brillouin para procurar férmions de Weyl com intervalo de banda zero. Devido à grande quantidade de computação necessária, este método é muito ineficiente. Portanto, não pode ser usado para pesquisa de alto rendimento para férmions de Wey. Considerando o enorme potencial de aplicações dos semimetais de Weyl, é urgente projetar um novo algoritmo ou definir uma nova invariante topológica para pesquisar férmions de Weyl com precisão e rapidez.
Em recente trabalho publicado em Boletim de Ciências, Gao et ai. propuseram um novo invariante topológico χ em sistemas com simetria S4, que pode ser usado para diagnosticar efetivamente a existência de férmions de Weyl. χ é definido como a integral da curvatura de Berry no plano laranja (Superfície S) na Fig. 1, e pode ser calculado simplesmente usando o método unidimensional do laço de Wilson. Além disso, para sistemas magnéticos, o χ diferente de zero pode ser revelado pelas representações irredutíveis de estados ocupados em k-pontos invariantes S4. Assim, reduz bastante o custo de cálculo para procurar férmions de Weyl. Vale a pena notar que esta nova invariante χ funciona tanto para sistemas magnéticos como não magnéticos.
Ao aplicar este método à triagem de alto rendimento nos cálculos de primeiros princípios, os autores previram muitos novos semimetais magnéticos e não magnéticos de Weyl. As observações experimentais mostraram que esses semimetais de Weyl recém-descobertos possuem muitas propriedades únicas, como magnetorresistência, supercondutividade e estados vítreos de spin, etc. Esses materiais fornecem plataformas realistas para futuros estudos experimentais da interação entre os férmions de Weyl e outros estados exóticos.
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Jiacheng Gao, Yuting Qian, Simin Nie, Zhong Fang, Hongming Weng, Zhijun Wang. Triagem de alto rendimento para Weyl Semimetals com S4 Symmetry. Boletim de Ciências, 2021, doi: 10.1016/j.scib.2020.12.028
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Fonte: https://bioengineer.org/high-throughput-screening-for-weyl-semimetals-with-s4-symmetry/
