拓?fù)洳牧系难芯繌氐赘淖兞宋覀儗δ蹜B(tài)物理的理解，導(dǎo)致了拓?fù)浣^緣體和狄拉克-外爾半金屬等新物質(zhì)相的發(fā)現(xiàn)。蘇-施里弗-希格爾（SSH）模型是該領(lǐng)域的基礎(chǔ)模型之一，描述了一維（1D）拓?fù)浣^緣體。該模型預(yù)測，在鏈的端點(diǎn)會存在拓?fù)涫`態(tài)。由于缺乏合適的平臺，這種現(xiàn)象在固態(tài)系統(tǒng)中一直難以觀察到。

SSH模型和拓?fù)渎菪?/h3>

SSH模型于1979年開發(fā)，最初用于描述導(dǎo)電聚合物。現(xiàn)在，它已成為描述交替原子鏈的一維模型，相鄰原子之間的躍遷振幅不同。該模型預(yù)測，當(dāng)躍遷振幅足夠不同時，系統(tǒng)會經(jīng)歷拓?fù)湎嘧儯瑥亩阪湹哪┒诵纬赏負(fù)浔Ｗo(hù)的邊緣態(tài)。這些邊緣態(tài)的特點(diǎn)是其獨(dú)特的色散關(guān)系，位于體能譜的帶隙處。

拓?fù)渎菪溈梢钥醋魇荢SH模型的一維擴(kuò)展，其中鏈中的原子以螺旋形排列。這種螺旋排列將額外的幾何因素引入躍遷振幅，導(dǎo)致更復(fù)雜的能帶結(jié)構(gòu)。然而，在某些條件下，系統(tǒng)仍然可以表現(xiàn)出拓?fù)湎嗖⒊休d邊緣態(tài)。

實(shí)驗(yàn)觀察

最近，研究人員提出，形成螺旋鏈結(jié)構(gòu)的元素碲可以作為SSH鏈的擴(kuò)展版本。這一提議為探索一維系統(tǒng)中的拓?fù)湎嚅_辟了新途徑。碲的螺旋結(jié)構(gòu)為研究拓?fù)溥吘墤B(tài)的性質(zhì)提供了獨(dú)特的平臺。

利用具有微聚焦光束的自旋和角分辨光電子能譜（ARPES），研究人員觀察到自旋極化的禁帶態(tài)，這些態(tài)被限制在碲（0001）表面的邊緣。這些態(tài)歸因于來自一維SSH碲鏈陣列的相互作用束縛態(tài)。這一觀察結(jié)果提供了固態(tài)系統(tǒng)中拓?fù)溥吘墤B(tài)的直接證據(jù)，證實(shí)了SSH模型的理論預(yù)測。

理論見解

密度泛函理論（DFT）計(jì)算在理解這些邊緣態(tài)的性質(zhì)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。計(jì)算表明，觀察到的禁帶態(tài)確實(shí)是拓?fù)淦鹪矗从陧诘穆菪Y(jié)構(gòu)。一維鏈中束縛態(tài)之間的相互作用導(dǎo)致了這些邊緣態(tài)的形成，這些態(tài)受系統(tǒng)拓?fù)浔Ｗo(hù)。

意義和未來方向

在碲中觀察到的拓?fù)溥吘墤B(tài)對凝聚態(tài)物理領(lǐng)域具有重要意義。它提供了一個新的平臺，用于研究一維拓?fù)湎嗉捌洫?dú)特性質(zhì)。這些邊緣態(tài)表現(xiàn)出分?jǐn)?shù)電荷，并具有在自旋電子學(xué)設(shè)備和拓?fù)渚w管中的應(yīng)用潛力。此外，控制拓?fù)湎嗟木S度性開辟了設(shè)計(jì)具有定制電子和量子特性的材料的新可能性。

未來的研究可能會集中在探索其他可以承載類似拓?fù)溥吘墤B(tài)的材料，并研究其潛在應(yīng)用。研究低維度（如一維和二維系統(tǒng)）中的拓?fù)湎嗳匀皇且粋€充滿活力的研究領(lǐng)域，存在許多未解的問題和令人興奮的機(jī)會。

結(jié)論

從拓?fù)渎菪溨杏^察到的邊緣態(tài)代表了拓?fù)洳牧涎芯恐械囊粋€重要里程碑。它證實(shí)了SSH模型的理論預(yù)測，并提供了一個新的平臺，用于探索一維拓?fù)湎唷＿@些邊緣態(tài)的獨(dú)特性質(zhì)，如其魯棒性和在自旋電子學(xué)中的應(yīng)用潛力，使其成為未來研究的一個有前途的領(lǐng)域。