答|百度派 @金知
08年入行，略微有一些相識。以下是我所涉獵的一些08年後的研究重點。本人實行物理出身，理論上不全面和錯誤之處還請包涵。批評區指出了一些表達不明白容易誤解之處乃至是錯誤之處，已經逐一修改，在此一併謝謝。凝集態範疇很大，有一些方面不熟習大概不相識全部沒有列出。由於手機答題，略狼籍請包涵。
（1）鐵基超導ironbasesuperconductors（已經漸漸冷卻）
08年發明後是最大的熱門之一（別的一個是隨後生長的拓撲絕緣體topologicalinsulator)。我的Ph.D便是做的這個。一開始是11，122（一開始寫成112，謝謝@劉彬指正），111，1111四個別系，以是鋪得很大，可以做的很多。由於鐵基是繼銅基超導後的另一個unconventionalsuperconductingfamily，以是大家非常感興趣。銅基幾十年了，壓榨得差未幾了，挺難再有突破。高溫超導的本質實際上也並沒有完完全全弄明白。鐵基的發明呢，一方面提供了一個新的體系來研究高溫超導，一方面全部銅基的一套可以複製一遍全部出結果非常快（不過實際的含金量嘛，呵呵）。以是這個範疇火得快也涼得快，這幾年參加APS年會，眼睜睜看著鐵基的section越來越少。。。陳仙輝，聞海虎，另有趙忠賢老師是海內的代表，靠這個非常給中國人博了面子。其後出現了FeSe插鹼金屬的另一體系，Tc大幅進步，又火了一陣（物理所威武）。整個鐵基超導範疇研究重要是巡遊電子體系（和銅基差別），磁性，以及超導的接洽干係，等等。再其後是FeSe在STO大概其他襯底的單層膜，Tc到達液氮以上，又是好一陣狂歡。這個子範疇薛其坤老師非常火了一陣，終究MBE好嘛。
（2）拓撲絕緣體（topologicalinsulator)
這是由於能帶在Hillbert空間的拓撲性子，造成的獨特外貌態。從群論的角度，能帶的拓撲性子可以由Z2數表徵。大略而不嚴格地說，這個Z2與能帶的parity的奇偶有關。一樣平常的絕緣體的能帶布局，和真空的電子能帶（不太嚴格。。。把真空也當成一種絕緣體著實有些不太嚴格）的拓撲性子是一樣的。然而有一種絕緣體，自旋軌道耦合很強，強到實現能帶反轉（類比一下說，導帶價帶反轉了），其Z2與真空的不一樣。Z2這個東西呢，只要有能帶隙，就不會變。拓撲絕緣體的體能帶和真空不一樣，為了實現Z2的過渡，拓撲絕緣體和真空的界面處能帶隙必須封閉。於是就有了一個gapless的界面態。於是拓撲絕緣體體內是正兒八經的絕緣態，而界面倒是導體。這個二維界面態（由於是界面以是維度是二維）還很NB地表現出Diracdispersion，雷同graphene。更NB的是由於自旋軌道耦合，界面能態的自旋與電子活動方向是鎖定的（簡併度打掃）。這種特別的外貌態引起了遍及興趣。在3D的體質猜中，拓撲絕緣體一開始由Fu和Kane預測出，其後又由張守晟等發揚光大。實行上普林斯頓和斯坦福的ARPES組在這上面但是發大了。除了基於時間反演的topologicalinsulator
，另有基於晶格對稱性的topologicalcrystallineinsulator，未幾扯了。
（3）Dirac費米子
graphene和topologicalinsulator外貌態終究是2D的Diracstate，有沒有3D的呢？有。最聞名的便是物理所的Fangzhong等提出Na3Bi和Cd3As2。這類質料的bulkelectron也是Diacefermion：在momentum空間，其能帶布局在全部動量方向都是線性dispersion。為毛這種質料NB？由於人家host了Diracfermion啊。相對論性的電子不克不及由Schordinger方程形貌，必要Dirac方程。這種粒子原來是在高能範疇裡的-人家跑得快，以是是相對論性的。如今在凝集態裡發明白，你說牛不牛？性子也很不錯，超大的磁阻，高mobility，另有一些量子性子比如piBerryphase之類。
（4）Weyl費米子
凝集態中的Weyl費米子是方才發明的。原來和Dirac粒子一樣，這貨也是高能物理裡的見解。Weylfermion可以當作是massless的Diracfermion，打掃自旋簡併度得到。幾十年古人們以為中微子是Weylfermion，悲催啊，中微子振蕩的發明（還記得本年2015的諾獎麼）闡明人家是有質量的。。。以是肯定不是Weylfermion。東邊不亮西邊亮，眼看高能物理沒盼望了，客歲（2014）底到本年初，普林斯頓和物理所險些同時報導在TaP，TaAs，NbP，NbAs中大概有Weylfermion。這個很快被ARPES丈量的能帶布局證明。聽說這兩個單位為了爭第一發明權還小撕了一下。。。MIT也在phontoniccrystal發明白同樣基於空間反應對稱性破缺（忘了破缺二字，多謝@方辰指出）的Weylstate.
方才說了Weylfermion可以當作是由Diracfermion的自旋簡併度打掃得到。這個可以由空間反應對稱性（spatialinvensionsymmetry）破缺實現。著實時間反演對稱性（timereversalsymmetry）破缺一樣能做到打掃簡併度。時間反演對稱性破缺可以由鐵磁性引入。近來普林斯頓和德國組相助在YbMnBi2中發明白大概由時間反演對稱性破缺導致的Weylstate。題目是固然Weylfermion的特性的確在ARPES發明白，但是鐵磁沒有測出來（至少如今還沒有）。。。以是人家也只是用謀略來suggest了一下。。。這類含Weyl費米子的化合物，叫Weylsemimetal，性子也挺不錯。巨磁阻，highmobility，英俊的quantumoscillation，一個不少。並且另有有chiral-anomalyinduce的longitudinal負磁阻。這個涉及到相對論性粒子helicity與chirality（這個兩個見解不一樣但是在光速粒子中同等），兩個Weylcone的pumping等機制，表明略貧苦並且我太懶了就不說了。我就默認知乎大概其他科普網站上已經有大牛表明過了吧哈哈。
（5）MoS2為代表的一系列二維質料
這個是2維質料範疇繼graphene後的又一大發作。graphene固然種種好，但是人家不是半導體。。。以是在transistordevice上不停得不到應用（嘛，固然有一些bandgapengineering啦）。Novoselov當年發明白graphene，其後又很nb地發明MoS2也可以被exfoliate到級薄的程度。MoS2但是個半導體，這不就有應用了嘛。更鋒利的是，人們發明MoS2，以及一系列的雷同質料比如WS2，WSe2，在薄到只有單層（所謂單層，是一個S-Mo-S的三明治布局，為MoS2的層狀布局單位。MoS2可以當作績是這種三明治布局的疊加。固然隨疊加方法差別會有差別類的MoS2。大家感興趣的2H型的，就不展開了）後，會由indirectbandgap變化為directbandgap。這個是由於量子束縛效應（quantumconfinement）和層間相互作用（inter-layercoupling）的缺失引起的。這個directbandgap起首能進步一系列光學引發的反響時間從而能用於光學device，然後由於帶寬更大了從而transistordevice的性能更好了。並且，這種能帶和MoS2類質料的自旋軌道耦合引發的價帶splitting，再由於MoS2的單層是沒有inversioncenter的而產生簡併度打掃，可以或許導致valley-spincoupling。詳細來說，單層MoS2能帶上的兩個價帶的valley由於自旋軌道耦合split成上下兩個帶，然後這兩個valley的upperband的自旋相反了（詳細機制就不細緻科普了。之前寫的不甚完備而有些misleading，謝謝@大米指出。）。相稱於說這兩個valley被標上號了，類比與transistor的1和0態（不是分外嚴格的說法），從而可以實現於另一種device，叫valleytronics。西雅圖UW但是發大了。。。
（6）含銥化合物（iridate）
大概冷下來了。。。起首是在topologicalinsulator期間，一些iridate被預言大概是topologicalmottinsulator，由於其潛伏的較強的電子接洽干係和自旋軌道耦合。痛惜並未發明。。。其後呢，在一些frustrate磁性體系又有一些發明，這個不熟就不扯了。屬於強接洽干係體系了。
（7）Sr2RuO4，p波超導，marjoranafermion
Sr2RuO4太老了，俺老闆便是做這個發跡的，是行裡的老人了。這個質料受到存眷是由於它很大概是p波超導體，自旋triplet。一樣平常的超導體，其Cooperpair都是singlet（反平行），包括conventional和conventional的銅基（d波），鐵基（比較分外的s波）。一些證據表明Sr2RuO4是自旋平行配對的p波超導體（固然有一些學者不擔當）。那p波有啥鋒利的呢？Marjoranafermion。雷同Weylfermion的故事，這個Marjoranafermion也是由massless的Dirac方程導出的。（原敘述「是massless的Diracfermion」不嚴格，謝謝@WalterGu批評指正）令mass為0，four-component的Dirac方程能寫成two-component的Weyl方程，變更情勢還能寫成Marjorana方程（話說Marjorana真是個謎一樣平常的傳怪傑物，痛惜了～），方程的解便是Marjoranafermion，神奇的粒子。它是其本身的反粒子！這個被預測在p波超導體中能實現，痛惜如今還沒有發明。別的在InSb的nanowire觀察到一些Marjoranafermion的特性，然而並未遍及擔當。
（補充黑磷）
(8)薄層黑磷（Blackphosphorous）
差點忘了薄層黑磷。這個由張遠波和陳仙輝老師的課題組發明的新二維質料著實激起了不少興趣。黑磷這東西是磷的一種同素異形體。咱們日通常看到聽說的是紅磷白磷，黑磷比較少見由於合成條件有些奇葩（固然我還是能長出釐米級的單晶哈哈）。它比較獨特之處在於它也具有層狀布局，可以exfoliate至薄層乃至單層。其單層（phosphorene）是graphene外另一種由單個元素構成的單層質料。固然它不像graphene那麼平整而是有點像躺倒的蹊徑形（嚴格來說graphene也不是完全平整的。。。）。別的黑磷是半導體具有能隙。。。以是人家在transistordevice方面天生比graphene好使。固然和graphene和MoS2一樣，弄成單層後其能帶也有變革。與MoS2這類質料雷同，單層黑磷的能帶會變大，以是更好使了。。。黑磷最大的題目是穩固性。固然thermalstability優於紅磷白磷，但是這貨吸水降解。。。我就眼睜睜看著我的薄層黑磷漸漸變成一灘水（大概在幾個小時內）。。。相較於MoS2類，薄層黑磷的好處在高mobility（固然遠遠小於graphene），但是其缺點是合成不易。這個質料下一個重點應該是CVD薄膜生長吧。
另有很多新的發明。本人鄙人，僅相識至此。。。別的由於是做實行物理的，深入的理論並不分外熟習，還請牛人們輕拍。由於入行即在美國，很多術語不知道中文翻譯的對不同錯誤，並且還中英混合，請包涵。
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