Het verkennen van nieuwe topologische materialen en gerelateerde faseovergangen is een centraal onderzoeksthema geweest in de fysica van de gecondenseerde materie en de materiaalwetenschap. Topologische materialen met niet-triviale anti-band kruisingen hebben veel aandacht getrokken. De oppervlaktetoestand van het zandloperfermion, gelegen op het hoekpunt in de hals van een zandloperachtige dispersie, maakt verkenning van opmerkelijke topologische fasen mogelijk, zoals het zandloper-Weyl-punt, beweging langs hoge symmetrielijnen en zandloperknoopketens of net. Door het introduceren van niet-symmorfische, symmetrie-bewaarde tussenlaagkoppelingen, kan de oppervlaktetoestand van het zandloperfermion in topologische kristallijne isolatoren (TCI's) worden verkregen.

Omdat wetenschappers in 2016 theoretisch de niet-symmorfe TCI's KHgX (X =As, Sb en Bi) met de zandloperachtige dispersie voorspelden, zijn de experimenten met verschillende technieken uitgevoerd om de zandloperachtige dispersie in KHgSb, gelaagde verbindingen M₃ Site₆ (M =Nb, Ta), en driedimensionale bulksystemen zoals perovskiet-iridaten of sommige oxiden met niet-symmetrische symmetrie. De oppervlaktetoestanden van zandloperfermionen worden echter zelden geverifieerd voor de nadelen, waaronder luchtgevoeligheid, diverse banddispersies die het Fermi-niveau overschrijden (E_F ), en het uitdagen van decolleté bij de bovengenoemde kandidaten. Het is dus zeer gewenst om geschikte kandidaatmaterialen met zandloperfermion-oppervlaktetoestanden te ontdekken om hun intrigerende eigenschappen en nieuwe topologische fasen te onderzoeken.

In 2020 hebben Qian et al. theoretisch aangetoond dat de oppervlaktetoestand van het zandloperfermion kan worden gerealiseerd in orthorhombische LaSbTe met zigzag Sb-atoomlagen die langs een as met niet-symmetrische symmetrie stapelen. Orthorhombisch LaSbTe is tot nu toe echter niet experimenteel beschikbaar gekomen, er zijn eerder tetragonale LaSbTe en La-gesubstitueerde RESbTe (RE =zeldzame aarde) gerapporteerd.

Onlangs hebben Chen Hongxiang, Chen Long, Prof. Wang Gang Wang, et al. van het Institute of Physics van de Chinese Academy of Sciences (IOP, CAS), hebben samen met medewerkers een nieuwe gelaagde, luchtstabiele topologische kristallijne isolatorkandidaat ErAsS ontworpen en gesynthetiseerd.

Er is vastgesteld dat de kristalstructuur van ErAsS orthorhombisch Pnma (nr. 62) is met behulp van enkelkristalröntgendiffractie en verder bevestigd door een ringvormig donkerveld met een hoge hoek met behulp van scanning transmissie-elektronenmicroscopie.

Volgens de resultaten van eenkristalneutronendiffractie bij COROLLI, SNS en eerste principes berekeningen, induceren de vervormde As-atoomlaag en magnetische orde van Er in dit nieuw ontdekte materiaal niet alleen de zandloper fermion oppervlaktetoestand, maar ook de magnetisch afgestemde exotische fasen inclusief de mogelijke magnetische topologische kristallijne isolator.

Gepubliceerd in Geavanceerde materialen , tonen deze resultaten een nieuwe en experimenteel beschikbare TCI-kandidaat met zandloper-fermion-oppervlaktetoestand en exotische fasen afgestemd door magnetische structuur, wat het potentieel aantoont van diepgaand onderzoek naar de zandloper-fermion-oppervlaktetoestand en het samenspel tussen magnetisme en topologie. + Verder verkennen

Een natuurkundige schat verborgen in een behangpatroon