作者:陈星秋 来源:《国家科学评论》 发布时间:2017/9/12 14:24:19
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三维拓扑材料的开发:两步法计算筛选策略

 

晶格固体拓扑材料包括:拓扑绝缘体(TIs)、拓扑晶体绝缘体(TCIs)、拓扑狄拉克半金属(DSMs)、拓扑外尔半金属(WSMs)、拓扑狄拉克或外尔节线半金属(NLSMs)等等。它们都具有受拓扑保护的重要表面态等特征。因为拓扑材料在自旋电子学、量子计算机以及新物理等领域的应用前景巨大,近年来,研究人员对它们进行了大量而深入的研究。目前,具有特殊性质的拓扑材料的设计,还是严重依赖传统的试错法。

目前报道的三维拓扑材料,一般具有两个重要的共性特征:一是电子轨道需全部填满电子;二是需要发生所谓的能带反转。将这两个特征结合起来,就是一种计算材料科学中高通量计算筛选拓扑材料的方法。

《国家科学评论》(NSR)最近发表了由中科院金属研究所陈星秋研究员撰写的观点文章“Boosting the discovery of 3D topological materials: mixing chemistry with physics via a two-step computational screening strategy” (https://doi.org/10.1093/nsr/nwx053),介绍了一种融合了化学和物理学的两步法计算筛选拓扑材料的策略。第一步的筛选利用化学中的电负性来处理;第二步的筛选通过计算拓扑不变量来处理。

在大数据、材料信息以及材料基因组计划的大框架下,拓扑材料的开发,包括开发一种高通量的计算原则,结合两步法计算筛选拓扑材料的方法来指导拓扑材料的设计。它的核心是阐明一种高通量、快速、准确的计算方法,透过拓扑材料实际情况的复杂性,提升拓材料筛选的准确性。(来源:科学网)

 
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