摘要:手性是一个基本概念,渗透到物理、材料科学、化学和生物学等不同领域。本次演讲探讨了凝聚态系统中手性和拓扑之间的深刻联系。我将通过三个具体的例子来说明不同层面上的这种联系。首先,我将介绍一种新的手性二维材料,其中观察到拓扑非平凡能带特征,即 Kramers-Weyl。其次,我将讨论量子异常霍尔绝缘体,它展示了动量空间中的手性态如何转化为实空间中受拓扑保护的电子传输。这些手性电子态可用于构建非互易设备,从而实现固态量子计算机的扩展。最后,我将简要介绍一种跨学科方法,将分子级手性印入二维超导体中以得到手性超导体。这些手性超导体可用于构建未来的容错拓扑量子比特。
手性药物通常含有手性中心,以单一对映体或外消旋体的形式存在,与非手性药物相比,其在安全性和有效性方面具有显著优势,且立体选择性高。在这些药物中,手性不仅对溶解度和药代动力学特性有影响,而且对其靶标有特定的机制特征。我们注意到,近十年来,具有独特手性的小分子已成为FDA批准的抗肿瘤药物的新型组分,自批准以来,这些药物不断被探索以用于新适应症、新作用机制和新组合。本文总结了2011年至2019年FDA批准的22个手性小分子靶向抗肿瘤药物的最新研究进展,强调了它们的应用潜力和优势。我们相信这些最新成果可以为优化药物疗效、扩大临床应用、克服耐药性和提高未来手性靶向药物临床给药的安全性提供理论基础并激发研究兴趣。
Nielsen-Ninomiya 定理是高能和凝聚态物理中关于手性费米子在静态晶格系统中实现的基本定理。本文我们扩展了动态系统中的定理,其中包括静态极限中的原始 Nielsen-Ninomiya 定理。原始定理对于块体手性费米子来说是行不通的,而新定理由于动态系统固有的块拓扑而允许它们实现。该定理基于对偶性,可以统一处理周期性驱动系统和非厄米系统。我们还给出了受对称性保护的非手性无间隙费米子的扩展定理。最后,作为我们的定理和对偶性的应用,我们预测了一种新型的手性磁效应——非厄米手性磁肤效应。
摘要:在本研究中,我们探索了 (1+1) 维 QED(大规模 Schwinger 模型)中有限温度下手性磁效应 (CME) 的实时动态。通过在淬火过程中引入手性化学势 µ 5,我们使系统失去平衡,并分析感应矢量电流及其随时间的变化。修改了哈密顿量以包括时间相关的手性化学势,从而允许在量子计算框架内研究 CME。我们采用量子虚时间演化 (QITE) 算法来研究热状态,并利用 Suzuki-Trotter 分解进行实时演化。这项研究深入了解了用于建模 CME 的量子模拟能力,并为研究低维量子场论中的手性动力学提供了途径。
声子决定了由于其非零角动量而导致的非弹性光散射过程的光螺旋。在这里,我们表明二维(2D)磁性CRBR 3在布里鲁因区中心托有手性声子。这些手性声子是偶合性e g声子的线性组合,并且声子特征模词表现出顺时针和逆时针旋转振动,与对应于𝑙=±1的角动量。这种E G手性声子完全切换了入射圆形光的极化。另一方面,非分类的非手续A G声子在平面外磁场下显示出巨大的磁光效应,旋转了散射线性极化光的极化平面。随着磁场强度从0增加到5 t,散射光的相应极化程度从91%变为-68%。相比之下,手性E G模式不显示场依赖性。我们的结果为2D磁性材料中的语音性手性和磁光学现象的研究奠定了基础,及其相关应用,例如声子霍尔效应,拓扑光子学和拉曼激光。
我们研究了一种通过强烈的纯纯粹相互作用来产生超导性的机制,用于扁平分散ε〜k 4,而无需在费米 - 液体中使用配对不稳定性。所产生的超导体在电子的轨道运动中打破了时间反转和反射对称性,并表现出非平凡的拓扑顺序。我们的发现表明,这种拓扑性手性超电导率更可能在接近或完全自旋的谷化金属相和Wigner晶体相之间出现。这些拓扑性手性超导体可以完全或部分自旋谷化。对于部分自旋谷化极化,将与不同的自旋valley量子数相关的电子密度比定量为简单的有理数。此外,这些拓扑性手性超导体中的许多表现出电荷4或更高的凝结,具有分数统计的中性准颗粒和/或无间隙性手性边缘状态。两个拓扑性手性超导体与“自旋” - 三个或无自旋P + I P BCS超导体相同,而其他阶段则与任何BCS超导体不同。在存在周期性潜力的情况下,在分数异常量霍尔状态之间也会在分数异常霍尔状态之间产生任何机制。
手性是一种基本的不对称性质,用来描述可与其镜像区分开来的系统,它仍然是现代科学关注的焦点 1 – 4 ,手性材料有多种应用 5 – 8 。手性拓扑结构为新一代手性材料奠定了基础,其中手性扩展到纳米和微米尺度。在胆甾型液晶中观察到了非均匀手性态、螺旋、蓝色和扭曲晶界 (TGB) 相 9、10 。Skyrmion 是矢量序参数(如磁化强度或极化密度)的手性结构,由于其在信息技术中的潜在应用,在过去十年中在磁性材料中引起了相当大的关注 11 – 13。然而,这些材料的一个显着特征是特定的非手性对称性,这种对称性由胆甾体中的非镜像对称分子或磁性系统中的反对称自旋交换所具有,从而导致 Dzyaloshinskii-Moriya 自旋相互作用。最近,据报道,将承载 skyrmion 的磁体类型扩展到没有 Dzyaloshinskii-Moriya 自旋相互作用的系统14,15。然而,在这些系统中调整 skyrmion 手性的可能性仍是一个悬而未决的问题。虽然铁电材料中不存在预定义的手性对称性,但最近发现它们具有丰富的手性拓扑激发,包括布洛赫畴壁16-19,具有 skyrmion 结构的无芯涡旋20-22,单个 skyrmion 23,24,skyrmion 晶格 25 和 Hopfion 26。铁电体的一个显著特征是,当去极化电荷 ρ = ∇⋅ P 重排以降低它们的相互作用能时,由于限制和去极化效应的特定相互作用导致自发对称性破缺,从而出现手性,导致极化发生手性扭曲。重要的是,不同的手性(“左”态和“右”态)在能量上是简并的,因此可以互相切换。然而,执行这种手性切换是一项挑战,因为可以作为控制参数的基本场具有非手性性质。我们发现,由于去极化效应会导致大量拓扑激发,因此铁电纳米点可以提供丰富的相图,并且我们证明铁电纳米点包含极化 skyr-mions。特别是,我们设计了一个系统,其中可以通过施加电场来实现相反手性之间的受控切换。
摘要:手性氮杂环丙烷是天然产物和各种重要靶分子中发现的重要结构基序。它们是合成手性胺的多功能构建块。虽然催化剂设计的进步使得对映选择性氮杂环丙烷活化烯烃的方法成为可能,但简单且丰富的烷基取代烯烃带来了重大挑战。在这项工作中,我们介绍了一种利用平面手性铑茚基催化剂促进未活化烯烃对映选择性氮杂环丙烷化的新方法。这种转化表现出显着程度的功能基团耐受性,并显示出优于活化烯烃的优异化学选择性,从而提供了多种对映体富集的高价值手性氮杂环丙烷。计算研究揭示了一种逐步氮杂环丙烷化机制,其中烯烃迁移插入起着核心作用。该过程形成了有张力的四元金属环,并作为整个反应中的对映体和速率决定步骤。
磁性系统中的手性相互作用可产生丰富的物理现象,例如,表现为非平凡的自旋纹理。造成手性磁性的最重要的相互作用是 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用 (DMI),它是由强自旋轨道耦合下反演对称性破缺引起的。然而,DMI 的原子起源及其与拓扑霍尔效应 (THE) 等新兴电动力学现象的关系仍不清楚。在这里,我们研究了界面 DMI 在 3 d –5 d 过渡金属氧化物基 LaMnO 3 /SrIrO 3 超晶格中从手性自旋纹理上对 THE 的作用。通过以原子级精度对界面反演对称性进行加法设计,我们将界面共线铁磁相互作用和 DMI 之间的竞争直接与增强的 THE 联系起来。控制 DMI 和由此产生的 THE 的能力指向了一条利用界面结构来最大化手性自旋纹理密度的途径,这对于开发高密度信息存储和用于量子信息科学的量子磁体很有用。
摘要圆形极化光(CPL)的全范围,高敏性和可集成检测对于量子信息处理,高级成像系统和光学传感技术至关重要。然而,主流CPL探测器依赖手性吸收材料,因此响应波长有限,反应性低和辨别比不良。在这里,我们通过利用山谷材料观察手性光动量(SAM),提出了手性光检测器。精心设计的中心对称地材料可以保留光学SAM的迹象并高度增强其在近场的强度,作为一种将极化电子注入山谷材料的介质,然后通过Valley Hall效应检测到。这可以通过Valleytronic晶体管在室温下在室温下进行高灵敏度红外CPL检测,并且检测波长扩展到红外线。这种方法为手性光检测打开了途径,并提供了对光电传感中valleytronics潜在应用的见解。