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npj: Dirac半金屬預測—新材料發現


知社學術圈海歸學者發起的公益學術平台交流學術,偶爾風月由於晶體結構、組分原子和能帶拓撲之間的關係複雜且難以捉摸,要預測新的D半金屬及其他拓撲材料,挑戰性極大。來自復旦大學的張浩和中...

- 2018年12月26日07時26分
- 科學文摘 / 知社學術圈

知社學術圈

海歸學者發起的公益學術平台

交流學術,偶爾風月


由於晶體結構、組分原子和能帶拓撲之間的關係複雜且難以捉摸,要預測新的Dirac半金屬及其他拓撲材料,挑戰性極大。

來自復旦大學的張浩和中國科學院物理所的翁紅明(本刊編委、學術編輯)教授等科研人員,基於化學自由度的第一原理計算,建立了一種尋找新的令人振奮的Dirac半金屬材料的方法,拓展了之前的理論預測。他們從已知Dirac半金屬材料Na322CdSn作為候選材料。他們進一步確定了有助於預測材料是否會出現能帶反轉,即判斷是否具有拓撲特性的關鍵化學規則,從而發現其中的Na22具有Dirac半金屬的能帶拓撲。在它們的(100)和(010)表面上具有拓撲非平庸表面態,即連接體Dirac點投影的費米弧。重要的是,候選化合物是動力學穩定的且已被實驗合成過。他們研究所提出的思想方法可啟發人們對其他拓撲材料的計算預測。

該文近期發表於npj Computational Materials 4: 68 (2018),英文標題與摘要如下,點擊左下角「閱讀原文」可以自由獲取論文PDF。

Predicting Dirac semimetals based on sodium ternary compounds

Bo Peng, Changming Yue, Hao Zhang, Zhong Fang & Hongming Weng

Predicting new Dirac semimetals, as well as othertopological materials, is challenging since the relationship between crystalstructure, component atoms and band topology is complex and elusive. Here,


wedemonstrate an approach to design Dirac semimetals via exploring chemicaldegree of freedom. Based on understanding of the well-known Dirac semimetal,


Na322222CdSn have the band topology of Diracsemimetals. The nontrivial surface states with Fermi arcs on the (100) and(010) surfaces

are shown to connect the projection of bulk Dirac nodes. Mostimportantly, the candidate compounds are dynamically stable and have beenexperimentally synthesized. The ideas in this work could

stimulate furtherpredictions of topological materials based on understanding of existing ones.

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