拓扑绝缘体是谁发现的(拓扑绝缘体的拓扑是什么意思)

在其边缘导电的绝缘体有望得到有趣的技术应用。

然而到目前为止，人们还没有完全了解它们的特点。

在超冷量子气体的帮助下，歌德大学的物理学家们已经建立了所谓的拓扑绝缘体模型。

发表在最近一期的《物理评论快报》上，他们展示了如何通过实验检测边缘状态。

想象一下，一个由绝缘体制成的圆盘，它有一个导电的边缘，电流总是沿着这个边缘向同一方向流动。

这项研究的第一作者BernhardIrsigler解释说：这使得量子粒子不可能被阻挡，因为朝另一个方向流动的状态根本不存在。

换句话说，在边缘状态下，电流无阻力流动。

例如，这可以用来提高移动设备的稳定性和能源效率。

博科园-科学科普：人们还在研究如何利用这种技术来制造效率更高的激光器。

近年来，在超冷量子气体中也产生了拓扑绝缘体，以更好地理解其行为。

当正常气体冷却到绝对零度以上百万分之一到十亿分之一的温度时，就会产生这些气体。

这使得超冷量子气体成为宇宙中最冷的地方。

如果超冷量子气体也是在由激光构成的光学晶格中产生，那么气体原子的排列就像固体晶格中的排列一样有规律。

然而与固体不同的是，许多参数可以改变，从而允许对人工量子态进行研究。

研究人员喜欢称它为量子模拟器，因为这种系统揭示了在固体中发生的许多事情。

利用光学晶格中的超冷量子气体，可以了解拓扑绝缘子的基本物理性质。

然而，固体和量子气体的一个显著区别是，云状气体没有明确的边缘。

那么，超冷气体中的拓扑绝缘体是如何决定其边缘状态呢？歌德大学理论物理研究所WalterHofstetter教授研究小组的研究人员在研究中回答了这个问题。

通过模拟了拓扑隔离器和普通隔离器之间的人工屏障，这表示拓扑绝缘子的边缘，沿其形成导电边缘状态。

实验证明，边缘状态是通过量子关联来表征的，可以在实验中使用量子气体显微镜来测量。

哈佛大学、麻省理工学院和慕尼黑的马普量子光学研究所都进行了这种测量。

量子气体显微镜是一种在实验中检测单个原子的仪器。

在研究工作中，明确考虑量子气体粒子之间的相互作用是至关重要。

这使得调查更加现实，但也更加复杂。

没有超级计算机就无法进行复杂的计算。

在DFG研究单位“超冷原子中的人工测量场和相互作用拓扑阶段”的背景下，与欧洲领先科学家的密切合作对我们也特别重要。

博科园-科学科普｜研究/来自:法兰克福歌德大学。

参考期刊文献:《物理评论快报》

论文DOI:10.1103/PhysRevLett.122.010406。

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拓扑绝缘体的拓扑是什么意思

拓扑是研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的一个学科。它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。

拓扑英文名是Topology，直译是地志学，最早指研究地形、地貌相类似的有关学科。

几何拓扑学是十九世纪形成的一门数学分支，它属于几何学的范畴。

有关拓扑学的一些内容早在十八世纪就出现了。

那时候发现的一些孤立的问题，在后来的拓扑学的形成中占着重要的地位。

例子

1、欧几里德空间在通常开集的意义下是拓扑空间，它的拓扑就是所有开集组成的集合。

2、设X是一个非空集合。则集合t：｛X，｛｝｝是X的一个拓扑。称t为X的平凡拓扑。显然（X，t）只有两个开集，X和｛｝。

3、设X是一个非空集合。则X的幂集T＝2＾X也是X的一个拓扑。称T为X的离散拓扑。显然X的任意子集都是（X，T）的开集。

4、一个具体的例子。设X＝｛1，2｝。则｛X，｛｝，｛1｝｝是X的一个拓扑，｛X，｛｝，｛2｝｝也是拓扑，｛X，｛｝，｛1｝，｛2｝｝是拓扑（由定义可知）。