近期，一個國際研究團隊，分別來自DIPC和UPV / EHU的研究員Ikerbasquehe和Maia G. Vergniory，發現了一類新的材料：高階拓撲絕緣體，相關研究成果近期已發表在了《自然物理學》雜誌上，題為《鉍中的高階拓撲》。理論物理學家首先預測了這些絕緣體的存在，這些絕緣體在晶體邊緣具有導電性能而不是在其表面上，並且具有導電性而不會消散的特性。 現在，這些新特性在鉍中通過實驗證明。
拓撲絕緣體是一種內部絕緣，界面允許電荷移動的材料。 任何雜質和缺陷都不會影響電流的傳導，對電場和磁場的響應也不同尋常。拓撲絕緣體及其物理現象是當代物理學的熱點問題，研究這些獨特的性質是對高性能電子和量子計算等領域有著無窮的價值。
高階拓撲絕緣體
最近，來自巴斯克大學（UPV / EHU）以及聖塞瓦斯蒂安國際物理中心（DIPC）的物理學家發現了一類新的拓撲材料，它們能在晶體邊緣而不是在其表面具有新穎的導電性。普林斯頓大學和馬克斯普朗克微結構物理研究所將這種新材料命名為「高階拓撲絕緣體」。
根據理論研究，導電邊緣對於高階拓撲絕緣體非常穩健：拓撲電子的電流不能被雜質阻止，如果晶體斷裂，新邊緣自動也傳導電流。 然而，這些新材料最特別的特性是它們理論上可以導電而不會像超導體那樣在低溫下耗散。這將是高階類拓撲絕緣體的特定屬性。
鉍是拓撲學的
現在，由於巴黎南部大學和CNRS的科學家們也參與了這項研究合作，已經證實，鉍一直被描述為體積拓撲上的元素，遵循高階的廣義體邊界對應，受拓撲保護的導電模式在鉸鏈主體而不是晶體表面。
隨後通過使用對稱性論證，拓撲指數，第一性原理計算和最近引入的拓撲量子化學框架來確定該元素的特殊拓撲性質。
實驗也驗證了這種現象。研究人員利用掃描隧道譜，證明了位於晶面臺階邊緣的一維態旋轉對稱性的獨特特徵。科學家利用約瑟夫森幹涉儀證明了它們對電子傳輸的普遍拓撲貢獻。
最後，這項工作將鉍作為高階拓撲絕緣體，並開闢了識別新鉍的途徑。
原文來自於Nanowerk News，原文題目為Bismuth shows novel conducting properties，由材料科技在線匯總整理。