Manifestari ale starilor de margine in sisteme topologice ne-Hermitice


Project Director: Dr. Bogdan OSTAHIE

ID Proiect: PN-III-P1-1.1-PD-2019-0595

Director Proiect: Dr. Ostahie Bogdan

Tip Proiect: National Project Program PD

Finantat de: Romanian National Authority for Scientific Research, UEFISCDI

Contractor: Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Fizica Materialelor

Status Proiect: In desfasurare

Data Incepere: 24.08.2020

Data Finalizare: 23.07.2022

Project Title Manifestari ale starilor de margine in sisteme topologice ne-Hermitice

Project Abstract: Proiectul propus investigheaza proprietățile spectrale si de transport in sisteme topologice deschise. Sistemele deschise vor consta din retele finite la care sunt atasate diverse configuratii de fire semi-infinite, iar sistemele rezultate sunt descrise de un Hamiltonian efectiv, care este ne-Hermitic. Spectrul energetic complex va fi analizat in functie de diferiti parametri: cuplajul dintre retele si firele semi-infinite, prezenta impuritatilor si deformarea retelei. Scopul este de a arata modul in care starile de margine, in faza topologica, sunt influentate de mediul extern in sisteme uni si bi-dimensionale. Rolul dezordinii va fi investigat folosind teoria matricilor aleatoare. Deasemenea, unul dintre scopurile fundamentale este de a arata corespondenta dintre localizare si statisticile spectrale in sistemele topologice ne-Hermitice. Proprietatile de transport cuantic vor fi studiate folosind formalismul Landauer-Büttiker. In cazul uni-dimensional, scopul este de a calcula analitic coeficientul de transmisie pentru stările de margine topologice. In plus, se va analiza efectul cuplajului cu exteriorul al starilor situate la margine, punand accentul pe robustetea acestora la dezordine in faza topologica in sisteme uni-dimensionale. In sistemele topologice ne-Hermitice bi-dimensionale este de asteptat ca amestecul dintre starile chirale si starile anomale sa conduca la o faza de efect Hall cuantic specifica. In prezenta impuritatilor ne asteptam ca in sistemul studiat sa apara o noua faza de tipul izolator topologic Anderson.

Dr. Ostahie Bogdan  - Project Director

Dr. Catalin Pascu Moca  - Mentor

Am analizat efectele topologice si rolul perturbatiilor (dezordine de tip chiral) in sistemele ne-Hermitice cu simetrie chirala. Sistemul luat in considerare consta intr-un lant finit Su-Schrieffer-Heeger (modelul descrie un lant dimerizat de poliacetilena) de care sunt atasate două fire semi-infinite. Sistemului ii lipsesc simetriile de paritate si inversie temporara si este adecvat pentru studiul proprietatilor de transport cuantic. Spectrul energetic complex este analizat în termeni de cuplaj dintre sistem și fire. Stările de margine din centrul gap-ului capată o durată de viață finită și sunt ambele de origine topologica sau sunt generate de cuplajul puternic dintre sistem și fire. Dezordinea chirală induce coalescența valorilor proprii topologice, asociată cu puncte excepționale. Coeficientul de transmisie a electronilor este calculat cu formalismul Landauer și a fost obtinut o expresie analitica pentru transmisie. Am aratat ca dezordinea chirală in acest sistem ne-Hermitic induce imbunătătirea conductantei unitare în faza topologica.

Un alt rezultat il reprezinta investigarea teoretica a proprietatilor spectrale si de transport cuantic ale heterostructurilor bidimensionale formate din diferite materiale topologice. Comportamentul surprinzator al starilor de margine se datoreaza simetriilor interne sau a campului magnetic extern, in diferiti constituenti ai heterostructurii. Mai exact, folosim izolatorul topologic de tip Chern si semimetale Weyl cu una sau doua interfete interpuse intre aceste sisteme in spectrul energetic se pot indentifica gap-uri care contin stari de margine de chiralitate alternativa sau, dimpotrivă, de o chiralitate data peste tot in spectru. Calculul efectului Hall cuantic poate să nu contina platourile negative sau sa prezinte platouri asimetrice in partea inferioara si superioara a spectrului energetic. De asemenea, distributia canalelor pe sistemul de dimensiuni finite cu interfete si fire atasate conduce la valori fractionare ale rezistentei Hall cuantice. Calculele s-au bazat pe un model de retea diatomică in camp magnetic perpendicular, cu elemente de hopping intre vecinii de ordinul I si II, iar intre vecinii de ordinul I exista un flux periodic intern (model de tip Haldane).

B. Ostahie and A. Aldea ”Spectral analysis, chiral disorder and topological edge states manifestation in open non-Hermitian Su-Schrieffer-Heeger chains” Physics Letters A 387 (2021) 127030


PROJECTS/ PROIECTE NATIONALE


Back to top

Copyright © 2022 National Institute of Materials Physics. All Rights Reserved