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单层石墨的局域化和Kosterlitz

发布时间:2017-12-03 阅读:

  单层石墨和Kosterlitz的本地化

  近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物质实验室刘伍明研究小组在研究局域相和相变石墨方面取得了重大进展。他们发现,石墨中狄拉克点附近的状态是局域化的,局域态和非局域态之间的过渡是Kosterlitz-Thouless(KT)型过渡,具有足够强的杂质。这一新的研究对于进一步了解单层石墨的奇异性质具有重要的意义。 \\ u0026本地化和金属 - 绝缘体转换是当今凝聚态物理学中的重要问题。普林斯顿大学的Philip Warren Anderson教授因其无序系统的本地化而获得了1977年的诺贝尔物理学奖。安德森证明,在无序存在下,固态电子状态可以分为扩展状态和局部状态。如果费米面附近的电子态由于无序而从伸展态变为局域态,则固体将经历从金属到绝缘体的安德森转换,这是一种量子相变。 1973年,英国伯明翰大学的J.M.Kosterlitz和D.J.Thouless提出了拓扑有序和拓扑变换的概念。当他们研究二维XY模型时,他们发现低温下局部自旋的正涡旋和负涡旋是成对的和成对的。当温度上升到相变的临界温度时,由热运动,正涡旋和负涡旋分解。这种新的相变称为Kosterlitz-Thouless(K-T)相变。其特点是,尽管相变点两端的系统的有序参数始终为零,但温度的变化将引起相关函数和拓扑性质的本质变化,这是一种拓扑相变。 2004年,英国曼彻斯特大学的A. K. Geim教授成功地制造了单层石墨,引起了轰动。单层石墨的独特之处在于费米面附近布洛赫电子的低能近似由相对论狄拉克方程而不是薛定谔方程描述。经过理想二极管狄拉克方程计算后,人们认为单层石墨中的电子难以局域化。博士后张燕阳,谢新成研究员,刘武明和普渡大学胡江平教授等的合作,研究了单层石墨在存在杂质运输的问题。他们用紧束缚模型和迭代格林函数数值地求解了Landauer-Büttiker方程,计算了电导和电导的对数以及相应的尺度函数,其初步结果发表在Physical Review B 78,155413( 2008年)(Yan-Yang Zhang等人),虽然Physical Review B,2008年10月(http://prb.aps.org/covers/78/15)报道并高度评价,最近他们发现单层石墨中狄拉克点附近的状态是局域化的,局域态和非局域态之间的跃迁是具有足够杂质强度的KT型跃迁,研究进一步表明局域化的存在是由于当杂质电子行为完全偏离理想单谷狄拉克方程,导致显着的粒间散射和后向散射,另一方面,这种转变的原因是K-T型起源于过渡点两侧电流正负涡流的配对与不配对,与Kosterlitz和Thouless提出的物理图像相一致。这些结果对于进一步了解石墨的单一性质具有重要的意义。本研究成果已发表于2009年3月10日发表的“物理评论快报102,106401(2009)”。相关研究得到了中国科学院,国家自然科学基金和科技部的支持。

关键词: 社会科学