一本准粒子字典：三维晶体中的演生粒子百科

论文

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速递

Encyclopedia of emergent particles in three-dimensional crystals

Zhi-Ming Yu, Zeying Zhang, Gui-Bin Liu, Weikang Wu, Xiao-Ping Li, Run-Wu Zhang, Shengyuan A. Yang, Yugui Yao

Science Bulletin, 2022, 67(4): 375–380

doi: 10.1016/j.scib.2021.10.023

01

简介

       过去10年, 探索凝聚态系统中的演生粒子一直是大家的研究兴趣. 演生粒子是出现在晶体能带简并附近的低能激发模式. 自其提出以来, 就一直受到人们的广泛关注, 并在真实晶体材料和人工设计系统中被广泛报道. 然而, 至今学界一直还没有得到晶体体系中, 所有可能实现的演生粒子的完整图像. 研究人员通过系统的对称性和模型分析, 首次完成了三维晶体中所有可能演生粒子的完整列表. 该列表不仅包括了固体中电子体系的自旋粒子, 也包括声子和人工虚拟晶体等体系中的无自旋粒子. 此外, 该工作也给出了演生粒子、对称性条件、有效模型和拓扑特征之间的详细对应关系. 演生粒子百科的建立结束了在晶体体系中对新的演生粒子的搜寻研究, 并为在物理系统中实现相关演生粒子提供了极其具体的指导. 

       该工作全文包括附件共计1200余页，已获得相关领域专家的极大关注，预印本【arXiv:2102.01517】已被同行引用30次。文章正式在线发布之后，编辑部邀请了南京大学物理学院万贤纲教授撰文点评。万老师认为这是一本“A quasi-particle dictionary”。具体点评文章将在同期发布。

Xiangang Wan. A quasi-particle dictionary: exhaustive classification of energy band crossing in time-reversal-invariant systems. Science Bulletin, 2022, 67(4):345-346, doi：10.1016/j.scib.2021.12.016

02

图表速览

Figure 1 (a) Bulk and (001) surface BZ of SG 211. (b) The bulk band structure and (c) the Fermi surface contours at  on the (001) surface for a TB model with SG 211. The C-4 WP is located at thepoint formed by the lowest two bands and it gives four topological Fermi arcs at the surface. For the parameters of TB model, see the Supplementary materials. (d) Landau spectrum of C-4 WP (obtained by using the  effective model) with B field along the z direction. (e) Bulk BZ and (f) band structure of the TB models with SG 208 (dashed curves) and SG 223 (solid curves).

Table 1 Notation of the emergent particles listed in this work. 

Table 2 Part of the single-valued corepresentation of SG 211, including both the essential (top) and accidental (bottom) degeneracies.

03

本文通讯作者

姚裕贵 教授 北京理工大学物理学院， 主要研究领域为凝聚态物理、计算物理和材料物理.