动量空间全局拓扑属性导致的无能隙和有能隙晶体拓扑相

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11874201
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A20.凝聚态物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The topological band theory has been blossoming since topological insulators were discovered. Recently, more and more attention has been paid to gapless topological phases, including Weyl and Dirac semimetals, nodal line semimetals and nodal superconductors, and it has been developed into an extremely rich field by considering crystalline topological phases protected by both symmorphic and nonsymmorphic spatial symmetries of crystals. In this project we plan to study crystalline gapless and gapped topological phases which are intrinsically dependent on the global topology of the first Brillouin zone under crystal symmetries, time-reversal symmetry and charge-conjugate symmetry, for which a complete or comprehensive understanding is still lacking. It is noteworthy that most works, if not all, on gapless systems to date merely concern local topological configurations in the Brillouin zone. The project consists of five interrelated topics. 1) We shall establish the concept of global topological property for gapless systems including topological semimetals and nodal topological superconductor. 2) We plan to develop theoretical techniques in the framework of K theory to topologically classify the global band structures of semimetals and insulators under crystal symmetries, time-reversal and charge-conjugate symmetry, in particular based on the real equivariant K theory, or the KRG theory for brevity. 3) We will develop the concept of topological charges for spatial symmetry operators, which should be distinguished from the topological invariants for systems, and look for the connections to topological properties of the crystal system. While it is impossible to exhaust all crystal symmetries, we will identify most elementary symmetry classes and focus on experimentally relevant ones. 4) New fermions are expected to be identified in the course of this project, which not only are topological charged but represent spatial symmetries of crystals, for instance Majorana fermions with topological charge preserving spatial symmetries as well. Note that in high energy physics, commonly only one Fermi point with the Poincaré symmetry is considered, but in a crystal, there are generically a set of topological Fermi points preserving the crystal symmetries, or a single Fermi point located at a high-symmetry point representing the corresponding little group. 5) We will study physical properties related to quantum anomalies in quantum field theory. For intance, in condensed matter, the whole system is always anomaly free, which requires anomaly cancellation leading to nontrivial topological low-energy effective theories.
拓扑绝缘体的发现导致了拓扑能带理论的充分发展。近来人们越来越多的关注无能隙拓扑相,包括外尔和狄拉克半金属,狄拉克线状半金属和无能隙的拓扑超导体,并且由简单和非简单晶体对称性保护的晶体拓扑相成了研究热点。目前对于无能隙的拓扑相,绝大多数工作研究的都是布里渊区局域的拓扑性质,比如外尔半金属涉及的只是外尔点的奇异性,而对于布里渊区全局拓扑性质,以及由此导致的物理结果的理解仍然很不足。在这个项目中,我们将重点研究对称性限制下的布里渊区全局的拓扑属性,以及受保护的无能隙和有能隙的拓扑相。本项目包括以下内容: 一、对无能隙的晶体系统发展具全局拓扑的新物理概念;二、在K理论特别是KRG理论的框架下,发展刻画全局拓扑的理论工具;三、探讨空间对称性算符的拓扑和系统拓扑的关系; 四、寻找新的兼具空间对称性和拓扑属性的费米子(Majorana费米子);五、与量子反常相关的物理性质,包括输运性质和低能有效理论。

结项摘要

项目旨在具有晶体对称性的系统中探索新奇的具有全局属性的拓扑性质。项目按照既定方针顺利进行,各项目标基本达成。实施过程中产生了系列创新成果,发表SCI文章8篇,包括:PRL文章4篇,其中2篇为第一标注;PRB文章3篇,其中1篇为第一标注;NSR文章1篇。..代表性成果包括:.基于KO理论系统发展了PT对称性下的实数拓扑能带理论,提出了超越传统“一对一”假设的“一对多”体边对应,预言了实现新奇实数拓扑相的材料体系。 [第一标注、共同通讯PRL 125, 126403 (2020)].首次给出了拓扑费米子朗道能带指标定理的普适性证明,证实了拓扑荷与手性朗道能带数的关系,为强磁场探测拓扑荷的实验手段提供了理论基础。[第一标注、一作且单独通讯PRL 126, 046401 (2021)]..人才培养方面,课题组已毕业博士生3名,均受到了项目的资助,并在项目的实施过程中受到了有效训练。.此外,项目的实施促进了学术交流。在探索项目提出理论的材料实现过程中,课题组与德国马普所Schnyder研究员、香港大学汪子丹教授、新加坡科技设计大学杨声远教授、北京航空航天大学胜献雷教授等,建立了良好的合作基础。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Two-Dimensional Second-Order Topological Insulator in Graphdiyne
石墨炔中的二维二阶拓扑绝缘体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Phys. Rev. Lett.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    X. L. Sheng;C. Chen;H. Liu;Z. Chen;Z. M. Yu;Y. X. Zhao;S. A. Yang
  • 通讯作者:
    S. A. Yang
Boundary Criticality of PT-Invariant Topology and Second-Order Nodal-Line Semimetals
PT不变拓扑和二阶节线半金属的边界临界性
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.125.126403
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Phys. Rev. Lett.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    K. Wang;J. X. Dai;L. B. Shao;S. A. Yang;Y. X. Zhao
  • 通讯作者:
    Y. X. Zhao
Simulation and Manipulation of Tunable Weyl-Semimetal Bands Using Superconducting Quantum Circuits
使用超导量子电路模拟和操纵可调谐外尔半金属带
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.122.010501
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Phys. Rev. Lett.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xinsheng Tan;Y. X. Zhao;Qiang Liu;Guangming Xue;Haifeng Yu;Z. D. Wang;Yang Yu
  • 通讯作者:
    Yang Yu
Index Theorem on Chiral Landau Bands for Topological Fermions
拓扑费米子手性朗道带指数定理
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.126.046401
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Phys. Rev. Lett.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Y. X. Zhao;S. A. Yang
  • 通讯作者:
    S. A. Yang
4D spinless topological insulator in a periodic electric circuit
周期性电路中的 4D 无旋转拓扑绝缘体
  • DOI:
    10.1093/nsr/nwaa065
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    National Science Review
  • 影响因子:
    20.6
  • 作者:
    Rui Yu;Y. X. Zhao;A. P. Schnyder
  • 通讯作者:
    A. P. Schnyder

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其他文献

多种超声心动图技术评估乳腺癌患者放化疗相关心脏毒性的临床研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国超声医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵宇心;印国兵;任建丽;王志刚
  • 通讯作者:
    王志刚
超声心动图评估化疗相关心脏毒性的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国医学影像技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵宇心;任建丽;王志刚
  • 通讯作者:
    王志刚
超声心动图评估化疗相关心脏毒性的研究进展
  • DOI:
    10.1364/ol.388960
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国医学影像技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵宇心;任建丽;王志刚
  • 通讯作者:
    王志刚
多种超声心动图技术评估乳腺癌患者放化疗相关心脏毒性的临床研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国超声医学杂志, 2018, 34(4):315-318.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵宇心;印国兵;任建丽;王志刚
  • 通讯作者:
    王志刚

其他文献

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赵宇心的其他基金

探索规范场下的新奇晶体型拓扑量子物质
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    100 万元
  • 项目类别:
关于Z2规范场下的k⋅p方法与拓扑半金属的研究
  • 批准号:
    12161160315
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    62 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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