Newton/CRPS/iScience三刊联合征稿 | 拓扑量子物质

感兴趣的主题包括但不限于：拓扑绝缘体、超导体和半金属；量子霍尔效应；拓扑相变；对称性保护的拓扑相；拓扑激发和准粒子；拓扑平带；非厄米特拓扑系统；相互作用驱动的拓扑现象；拓扑材料的实验实现和技术；理论进展和计算方法；以及在量子技术和自旋电子学中的应用。我们诚邀原创研究稿件。同时欢迎及时、权威的综述和观点文章。我们也期待极具潜力稿件所带来的思想火花。

利用拓扑畴壁传感器探测手性对称性

手性对称性是自然界中的一种基本对称性，与时间反演对称性和空间反演对称性并列。与这两种对称性相比，手性对称性最为复杂，也最难测量。它不仅出现在粒子物理学的标准模型中，还作为一种有效对称性出现在某些晶体材料的激发结构中。基于此，来自瑞士苏黎世大学的Glenn Wagner等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Newton上发表了一篇题为“Probing chiral symmetry with a topological domain wall sensor”的论文，展示了如何在这些晶体材料中检测出手性对称性的细微破缺。为此，研究利用了扫描探针显微镜，并通过磁场和晶体结构中的特征对其他破缺的对称性进行了详细控制。该研究亮点包括：1）通过Pb₁₋ₓSnₓSe的拓扑缺陷揭示隐藏的手性对称性破缺；2）Landau能级中的能谱失衡揭示了结构-手性对称性的相互作用

作为基本粒子的一种重要基础属性，手性对称性在色散关系中意味着一种谱对称性（即 E→−E）。在凝聚态物理学中，它通常与超导体或承载狄拉克费米子的材料相关。在这些情况下，手性对称性是一种低能涌现性质，伴随着一种涌现的谱对称性。然而，谱对称性并不一定意味着手性对称性，这就提出了一个问题：这两种性质如何通过实验进行区分？

本项研究证明了一个保持谱对称性的系统可以通过拓扑缺陷揭示出隐藏的手性对称性破缺。这些缺陷在Landau能级谱中引起能谱失衡，为拓扑畴壁处的对称性改变提供了证据。利用扫描隧道显微镜和光谱学，研究展示了手性对称性和平移对称性之间的复杂相互作用，这种对称性在拓扑晶体绝缘体Pb₁₋ₓSnₓSe的台阶边缘处被破坏。手性对称性的破缺导致Landau轨道的引导中心坐标在台阶边缘附近发生偏移，从而导致Landau能级的谱密度出现明显的手性流动。本研究发现突出了拓扑缺陷作为隐藏对称性探针的作用，为理解与基本物理相关的涌现现象提供了见解。

二维自旋极化量子材料的进展与挑战

已知材料的物理描述主要基于量子力学，其描述了原子如何结合以及电子在基本层面上如何相互作用。然而，人们对在更广泛的能量和长度尺度上保持量子效应的材料系统越来越感兴趣。近年来，二维（2D）材料和具有自旋极化的量子系统的研发热潮引起了广泛关注。然而，目前仍缺乏对最新进展和挑战的总结和讨论。基于此，来自华中科技大学的张高洁等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Report Physical Science上发表了一篇题为“Progress and challenges for two-dimensional spin-polarized quantum materials”的综述。

该综述聚焦于二维自旋极化量子材料（SQMs）的最新进展和挑战。首先，介绍了二维SQMs的两个重要固有属性：可调电子能带结构和本征磁性。其次，讨论了二维SQMs中的一些自旋极化特性，包括二维拓扑材料中的自旋极化和拓扑自旋纹理。第三，总结了二维SQMs中的一些有趣的量子特性，包括量子霍尔效应家族、摩尔超晶格中的量子特性和超导性。第四，介绍了基于二维SQMs的两种关键自旋电子器件：磁阻器件和电控磁化翻转器件。最后，简要探讨了二维SQMs的一些重要机遇和挑战。

用于先进节点互连的拓扑半金属

晶体管的持续微型化极大地推动了半导体技术的发展，使得集成电路（IC）能够实现更快的速度和更高的效率。然而，这种尺寸缩小给连接数十亿晶体管的金属互连带来了重大挑战。随着互连尺寸的缩小，其电阻因截面积的减小而增加，导致电阻-电容（RC）延迟和功耗增加。特别是在传统材料如铜中，电子在表面和晶界处的散射加剧了这一问题，从而对集成电路的进一步缩小构成了重大限制，并设定了它们微型化的物理极限。

基于此，来自韩国诚信女子大学的Seo Hyun Kim等人在Cell Press细胞出版社旗下期刊iScience上发表了一篇题为“Topological semimetals for advanced node interconnects”的论文，阐述了探索能够在极窄尺寸下保持高导电性的超低电阻率材料的必要性，并描述了拓扑半金属（TSMs）将有望超越传统铜互连，成为有前途的候选材料。限制在一维的拓扑材料对于低功耗互连具有巨大潜力，并有可能改变当前的计算技术。要做到这一点，持续的研究以推进它们的合成并增强拓扑纳米线的性能是至关重要的。

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