近日，我院计算物理与量子能源材料设计课题组副研究员吴汉超和南开大学合作，在陈绝缘体的研究方面取得重要进展，相关成果以“Edge State, Band Topology, and Time Boundary Effect in the Fine-Grained Categorization of Chern Insulators”为题目发表在国际物理学权威期刊《Physical Review Letters》上。我院吴汉超副研究员为论文第一作者。

陈数是二维拓扑系统的一个重要不变量，由其刻画的具有非平庸拓扑结构的绝缘体也被称为陈绝缘体。陈数预言了陈绝缘体中沿系统边界单方向传播的手征边界态数目。该工作报道了一类新奇的陈绝缘体，它们可能具有相同的陈数，却拥有完全不同的拓扑性。换言之，陈数无法完全刻画这些新奇拓扑相。此类新奇拓扑相的特性是可同时支持沿相反方向传播的手征边界态，并且由于时间反演对称性的破缺，沿相反方向传播的手征边界态可以具有完全不同的传播周期。

该工作提出了可用于刻画传统陈绝缘体和该类新奇陈绝缘体的新理论，其核心是贝里联络中（Berry connection）不可移除的正、负奇点作为拓扑不变量分别预言了系统边界上沿顺时针、逆时针方向传播的手征边界态数目（图一）。传统拓扑相对应于只存在不可移除的正奇点或负奇点情况，新奇拓扑相则对应于不可移除的正、负奇点共存的情况。淬火动力学验证了存在相同陈数刻画的不同拓扑性。

图一：贝里联络奇点、非零陈数及非平庸拓扑性之间的逻辑关系。

该研究工作得到了国家自然科学基金的资助。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.083801