NiAsS中拓扑声子态的共存与转变及其通过应变调控实现

《Physical Chemistry Chemical Physics》：The coexistence and transformation of topological phonon states in NiAsS with strain regulation

拓扑声子材料NiAsS在空间群198中同时存在自旋1韦尔点、电荷2狄拉克点和声学表面节点，其表面态和表面弧连接两种频率范围的拓扑声子态（9.0–9.8 THz和8.1–8.8 THz）。应变调控下，自旋1韦尔点沿Γ–Z/Y/X方向分裂为单韦尔点，电荷2狄拉克点与声学表面节点保持稳定，形成三角韦尔结构。表面态与表面弧的实验验证证实NiAsS可作为应变可调拓扑声子学平台。

　　

拓扑态的探索与操控一直是凝聚态物理和材料科学的热点领域。在电子拓扑系统中，相关研究已达到相对成熟的阶段，而在拓扑声子系统中，这类研究才刚刚起步。基于第一性原理计算和对称性分析，我们发现NiAsS是一种理想的拓扑声子材料，属于198空间群。该材料在两个独立的频率范围内（9.0–9.8 THz和8.1–8.8 THz）同时存在自旋-1 Weyl声子、电荷-2 Dirac声子以及节点表面声子。在(001)、(100)和(010)晶面上，拓扑保护的表面态和表面弧线连接了自旋-1 Weyl点与电荷-2 Dirac点的投影，从而可以实现实验观测。在施加应变的情况下，自旋-1 Weyl点会沿着特定方向（例如Γ–Z、Γ–Y和Γ–X）转变为两个单独的Weyl点，而电荷-2 Dirac点和节点表面则保持不变。此外，电荷-2 Dirac点还会连接这两个新生成的Weyl点，从而形成三角形的Weyl复合声子。这种拓扑演化及其连接现象通过相应晶面上清晰可见的表面态和表面弧线得到了验证，使NiAsS成为一种可用于调控应变的拓扑声子学的理想平台，为理解受对称性控制的拓扑相变提供了重要见解。