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传说，有了马约拉纳费米子，理论上就可以做拓扑量子计算，就可以造量子计算机，电脑的速度就会呈指数增加。而马约拉纳费米子的一种实现方式，就是通过拓扑材料，包括拓扑绝缘体或拓扑超导体。年诺贝尔物理学奖拓扑量子相变就和这个事情有关。

今天，我们要介绍的就是今日凌晨Nature连续发表的2个石墨烯纳米带拓扑材料。一个来自美国加州大学伯克利分校，一个来自瑞士联邦材料科学与技术实验室。

两篇文章的核心都在于以分子级前驱体，从实验上制备得到原子尺度精确的石墨烯纳米带，从而进行拓扑态或拓扑能带结构的调控。学化学的你，可能根本就不知道别人在讲什么！

第一作者：DanielJ.Rizzo,GregoryVeber,TingCao

通讯作者：StevenG.Louie,MichaelF.Crommie,FelixR.Fischer

通讯单位：加州大学伯克利分校（美国）

研究亮点：

从实验上获得了一种石墨烯纳米带拓扑材料，并基于此实现了拓扑能带结构的调控。

发展了一种精巧的实验策略，在高真空条件下，在Au()单晶表面沉积以原子尺度精确方式控制生长一维石墨烯纳米带超晶格，拓扑能带结构可以得到调控。

参考文献：

DanielJ.Rizzo,GregoryVeber,TingCao,StevenG.Louie,MichaelF.Crommie,FelixR.Fischeretal.Topologicalbandengineeringofgraphenenanoribbons.Nature,,–.

第一作者：OliverGrning,ShiyongWang,XuelinYao

通讯作者：OliverGrning

通讯单位：瑞士联邦材料科学与技术实验室

研究亮点：

从实验上获得了一种石墨烯纳米带拓扑材料，并基于此实现了拓扑量子态的调控。

以分子前驱体组装得到原子尺度精确的石墨烯纳米带，表现出SSH理论模型中预测的价电子结构，发现石墨烯纳米带连接处的拓扑边界态存在可控的周期性偶联。

参考文献：

OliverGrning,ShiyongWang,XuelinYaoetal.Engineeringofrobusttopologicalquantumphasesingraphenenanoribbons.Nature,,–.

拓扑绝缘体的基本概念：

按照导电性质的不同，材料可分为“导体”和“绝缘体”两大类；而更进一步，根据电子态的拓扑性质的不同，“绝缘体”和“导体”还可以进行更细致的划分。拓扑绝缘体与人们通常认识的绝缘体一样，是绝缘的，但是在它的边界或表面总是存在导电的边缘态，这是它有别于普通绝缘体的最独特的性质。这样的导电边缘态在保证一定对称性（比如时间反演对称性）的前提下是稳定存在的，而且不同自旋的导电电子的运动方向是相反的，所以信息的传递可以通过电子的自旋，而不像传统材料通过电荷来传递。

拓扑绝缘体的能带图（来自维基百科）

一维拓扑绝缘体：

过去人们所报道的拓扑绝缘体一般是二维或者三维结构，而一维的拓扑绝缘体只存在理论研究中，尚未有实验证据。理论研究预测石墨烯纳米带内存在一维对称保护的拓扑绝缘相，这些半导体石墨烯纳米带中的拓扑绝缘相由纳米带的宽度，边缘形状，端位的晶胞结构所决定，具有Z2拓扑不变量。

研究亮点：

两个课题组分别通过实验手段设计得到了石墨烯纳米带拓扑绝缘体。这种材料可以实现奇异的拓扑状态，进而应用于量子科技。

技术要点：

巧妙设计前驱体从而实现单原子精度地控制石墨烯纳米带的端位结构和宽度，进而得到拓扑绝缘的石墨烯纳米带。

伯克利的策略：

瑞士联邦材料科学与技术研究所的策略：

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