Topological States on Interfaces Protected by Symmetry

در این کتاب، نویسنده به صورت تئوری دو جنبه از حالت‌های توپولوژیکی را مورد مطالعه قرار می‌دهد.

ابتدا، حالت‌های جدید ناشی از هیبریداسیون حالت‌های سطحی عایق‌های توپولوژیکی به صورت نظری معرفی می‌شوند. به عنوان یک مثال قابل توجه، نویسنده وجود حالت های رابط بدون شکاف را در فصل مشترک بین دو عایق توپولوژیکی مختلف نشان می دهد که متعلق به فاز توپولوژیکی یکسانی هستند. در حالی که چنین حالت های رابط معمولاً به دلیل هیبریداسیون شکاف دارند، نویسنده ثابت می کند که حالت های رابط در واقع بدون شکاف هستند وقتی که دو عایق توپولوژیکی دارای کایرالیت های مخالف باشند. این اولین باری است که حالت های رابط جدید توپولوژیکی بدون شکاف محافظت شده توسط تقارن آینه ای پیشنهاد شده است.

دوم، نویسنده فاز نیمه فلزی Weyl را در عایق های توپولوژیکی نازک تحت یک میدان مغناطیسی مطالعه می کند. این فاز نیمه فلزی Weyl دارای حالت های لبه ای است که پراکندگی غیرعادی را نشان می دهد، که بدون تقارن آینه ای مشاهده نمی شود. نویسنده توضیح می‌دهد که حالت‌های لبه با شکل خاصی از شکستن تقارن وارونگی، سرعت محدودی به دست می‌آورند، که مشاهده این پدیده را با استفاده از رسانایی الکتریکی ممکن می‌سازد.

In this book, the author theoretically studies two aspects of topological states.

First, novel states arising from hybridizing surface states of topological insulators are theoretically introduced. As a remarkable example, the author shows the existence of gapless interface states at the interface between two different topological insulators, which belong to the same topological phase. While such interface states are usually gapped due to hybridization, the author proves that the interface states are in fact gapless when the two topological insulators have opposite chiralities. This is the first time that gapless topological novel interface states protected by mirror symmetry have been proposed.

Second, the author studies the Weyl semimetal phase in thin topological insulators subjected to a magnetic field. This Weyl semimetal phase possesses edge states showing abnormal dispersion, which is not observed without mirror symmetry. The author explains that the edge states gain a finite velocity by a particular form of inversion symmetry breaking, which makes it possible to observe the phenomenon by means of electric conductivity.