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拓扑、拓扑性质、拓扑相变、拓扑绝缘体和拓扑导体

已有 8599 次阅读 2017-1-15 22:33 |系统分类:科研笔记| 拓扑, 拓扑绝缘体, 拓扑相变, 拓扑性质, 拓扑导体

拓扑本意是指表面形貌,这个概念在地理学中指地表形貌,也就是地貌。由于地表形貌千差万别,但可以根据一些共性划分为一些类别,拓扑概念就有了表示一种地貌类别的共性特征的意思。这种意思被引入了几何学,并形成了一门学科拓扑学,描述了在连续变换下保持不变的特性,也就是虽然几何形状不同,但具有共同的特征,这种共同而保持不变的性质就是拓扑性质。在物理学中,很多特性属于拓扑性质,如液体表面、晶体的熔点、超导、量子霍耳效应等。这种物理上的拓扑性质一般要在满足一定的物理条件空间下才能存在,超出这个范围拓扑性质就会打破而发生相变。这种拓扑相变包括:非拓扑性质-拓扑性质相变、拓扑性质-拓扑性质相变、拓扑性质-非拓扑性质相变等类型。最近科学家发现了拓扑绝缘体等拓扑材料,这里的拓扑概念实际上既包含了不变之意,也包含“表面”之意。拓扑绝缘体是指一种基体为绝缘体,但其表面在一种保护下能够保持其导电性质不变,即使表面受到破坏,新形成的表面也会在保护下转变成一种导体。也就是说,拓扑绝缘体实际上是一种具有表面拓扑导电性的绝缘体材料。其受到保护的性质是表面导电性,在这种意义上,这种材料应该称之为拓扑导体材料。




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