作为马约拉纳零能模 (MZM) 的一种全新载体，具有拓扑能带结构的铁基超导块材 (拓扑铁基超导体) 近年来引起了学术界的广泛关注。由于同时具备单一材料、高温超导、强电子关联、拓扑能带等特质，拓扑铁基超导体成功规避了本征拓扑超导体和近邻异质结体系在实现MZM上的困难，为马约拉纳物理开辟了自赋性拓扑超导的新方向。时至今日，人们已经在多种拓扑铁基超导体的磁通涡旋中测量到了纯净的MZM。实验发现，铁基超导体系中演生的涡旋MZM信号明确、物理清晰，具有很好的应用前景。拓扑铁基超导体有望成长为研究马约拉纳物理和制备拓扑量子比特最重要的材料体系之一。文章以Fe(Te,Se)为主要对象详细介绍了铁基超导马约拉纳载体的思想起源和研究进展。在阐明Fe(Te,Se)拓扑能带结构和零能涡旋束缚态基本实验事实的基础上，本文将逻辑清晰地系统总结铁基超导涡旋演生MZM的主要实验观测和基本物理行为；借助波函数、准粒子中毒等实验，解析Fe(Te,Se)单晶中的涡旋MZM演生机制；结合现有马约拉纳理论，深入探讨铁基超导体中的马约拉纳对称性和准粒子拓扑本质的实验测量。最后，本文采用“从量子物理到量子工程”的视角，综合分析涡旋MZM在真实材料和实际实验中的鲁棒性，为未来潜在的工程应用提供有益指导。本文以物理原理为线，注重理论与实验结合，旨在搭建经典马约拉纳理论与新兴拓扑铁基超导体系之间的桥梁，帮助读者理解铁基超导涡旋中演生的MZM。

图1  编织涡旋MZM, 探索拓扑量子计算

过渡金属轻元素化合物在超硬材料等领域具有重要的应用前景，论文从已知结构中提取出一些结构单元，并用这些结构单元去构建新的结构，然后系统地用形成焓，自由能，动力学和力学稳定性等方法去判定所研究结构的稳定性和合成的可能，并找到了几种实验上比较容易合成的新结构，为后续的实验研究提供了重要的理论依据和启发。

通过在碳化硅中添加高纯度近零膨胀材料β-锂辉石，采用无压液相烧结合成了锂辉石/碳化硅复相陶瓷。研究表明：适当添加β-锂辉石能促进碳化硅烧结，复相陶瓷体密度和杨氏模量随β-锂辉石含量的添加呈先升高后降低趋势，并在−150℃ ——480 ℃温度区间获得较低的热膨胀系数。研究结果对于开发热膨胀系数小、烧结温度较低的碳化硅复相陶瓷具有重要的参考意义。

图1  锂辉石/碳化硅复相陶瓷热膨胀率随温度的变化关系

同行评价

该文研究结果对于开发导热性能好、热膨胀系数小的碳化硅陶瓷具有重要的参考意义。

利用隐式蒙特卡罗方法模拟热辐射输运问题时，辐射源粒子的抽样对结果的正确性很重要。在球几何热辐射输运隐式蒙特卡罗模拟中，通常的做法是假设单个网格（球壳）的温度不随空间变化，即源粒子在球壳内均匀分布。对于网格内部温度分布梯度不大的情况，这种处理不会造成太大误差，然而当物质的吸收系数很大或球壳较厚时，那么单个网格内温度的空间变化也可能较大，这种处理将导致模拟的热辐射传播速度比实际的要快。文章分析了导致这种偏差的原因，并基于辐射能量密度分布，推导了球几何下辐射源粒子发射位置的概率密度函数，提出了两种辐射源粒子空间抽样方法，设计了抽样流程，计算了典型的热辐射输运问题。数值计算表明，这两种新的源粒子空间抽样方法均能修正辐射传播速度与参考值的偏差，解决计算结果过分依赖于网格剖分问题。同时，在网格数较少、模拟粒子数较少情况下新方法仍能得到较准确的结果，有效提高了计算效率。

图1  网格数为40时两种新抽样法计算得到的物质温度空间分布 (t=10 ns)

该文针对球几何热辐射输运隐式蒙特卡罗模拟中网格内部温度不均匀性导致计算误差，提出了球几何中辐射源粒子空间抽样的两种新方法及抽样流程，以解决传统抽样方法在某些情况下计算结果不准确的问题。文中数值实验表明，新的空间抽样方法有效地消除了传统抽样方法的计算偏差。

伴随着拓扑材料的出现，拓扑物理学成为了当代凝聚态物理的前沿与热点之一。拓扑特性是描述材料的物理量在连续变换下会保持不变的性质（如陈数Chern number），种类包括拓扑绝缘体、外尔和狄拉克等拓扑半金属、拓扑磁材料等。一维手性磁孤子（chiral magnetic solitons），类似于磁性斯格明子（skyrmions），是一类具有拓扑性和准粒子性的磁结构，具有丰富的物理特性和潜在应用价值。文章详细总结了一种具有一维手性磁孤子结构的晶体 Cr_1/3NbS₂，包括其晶体构型、磁相互作用、磁结构、维度调控以及相变物理等物理特性。希望本综述能为研究拓扑磁材料的科研人员提供详实的参考，为将拓扑和手性磁性引入到二维层状材料家族提供研究思路，促进拓扑磁电子学的发展，为相关器件提供更多的材料选择和理论基础。

图1  (a) Cr_1/3NbS₂晶体结构示意图，Cr，Nb和S原子分别由蓝色、绿色和黄色球体表示；(b) Cr_1/3NbS₂单晶生长方法的示意图

文章是一篇磁孤子的综述性文献，所述内容几乎包含了CrNbS的所有磁学特性，具有比较好的学术价值，特别对于初学者很有帮助。

《物理学报》2020年第11期全文链接：

http://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2020/11

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