拓扑绝缘体不同于传统意义上的绝缘体材料，它的能带结构具有特殊的拓扑特性。这造成它内部绝缘，表面存在受拓扑特性保护的导电的表面态。该表面态电子是没有质量的狄拉克费米子，而且没有自旋自由度的简并。对拓扑表面态进行自旋调控使其产生质量可以产生新奇的量子物理现象，从而是凝聚态物理和材料方面的重要前沿研究问题之一。

2月24日，《自然-通讯》（Nature Communications）杂志在线发表了凝聚态物理研究所付英双教授为第一和通讯作者的论文《拓扑表面态塞曼效应新奇材料依赖特性的观测》（《Observation of Zeeman effect in topological surface state with distinct material dependence》,Nat. Commun. 7:10829 doi: 10.1038/ncomms10829）。

当前对拓扑表面态自旋的调控主要通过对拓扑绝缘体样品进行磁性原子的掺杂。该手段证明行之有效，但同时会造成样品的不均匀性和自旋-轨道耦合强度的减弱。利用外磁场通过塞曼效应进行自旋调控可以避免上述缺点并且精确可控。但由于受到拓扑绝缘体样品本征缺陷掺杂的影响，当前通过量子振荡测量塞曼效应的方法存在很大的争议。付英双与合作者发展了一套实空间分辨的扫描隧道谱技术，直接测量效应最显著的零朗道能级的塞曼移动。通过构建模型排除实际样品表面的电势起伏和能带结构的有限弯曲效应，首次明确地观测到塞曼效应，并精确测定出两种拓扑绝缘体Bi2Se3和Sb2Te2Se的表面兰德因子。两种材料的表面兰德因子呈现很大不同，这为拓扑表面态的自旋调控开辟了新的思路。

该工作得到了学校人才引进基金和国家自然科学基金面上项目的资助。

付英双教授是我院2014年8月引进的青年教师，2015年获得国家自然科学基金优秀青年科学基金资助。此前付老师分别在德国、日本从事研究工作。他在低维量子体系的量子尺寸效应、单量子态自旋调控和量子材料的新奇物理效应等领域取得了一系列有国际影响力的创新研究成果。该论文是他2014年12月在《自然-物理》（Nature Physics）上发表论文后，在拓扑物质态研究领域取得的又一重要突破。

论文链接http://www.nature.com/ncomms/2016/160224/ncomms10829/full/ncomms10829.html

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