PMF - Znanost - nova postignuća i druge obavijesti

Paradigmatski kvantne sustave opisujemo hermitskim Hamiltonijanima gdje je energija realna i očuvana tijekom vremenske evolucije. Usprkos tome, postoji cijeli niz sustava koji nisu hermitski te ih opisujemo nehermitskim operatorima. Takvi nehermitski sustavi postali su atraktivna grana istraživanja u fizici u posljednjih 20-tak godina.   Jedna vrlo intrigantna pojava koja se vezuje za nehermitske sustave je nehermitski efekt kože (eng. Non-Hermitian skin effect (NHSE)). Pod određenim uvjetima, sva eigenstanja nekog nehermitskog materijala postoje samo na jednom rubu tog materijala. Eigenstanja u kontinuumu uopće ne postoje!   U najnovijem radu objavljenom u časopisu Applied Physice Letters – Photonics, prof. dr. sc. Hrvoje Buljan je u suradnji sa grupom prof. Zhigang Chena sa Nankai University objavio znanstveni rad u kojem se predlaže nehermitska fotonička rešetka sa nehermitskim efektom kože. U tom sustavu efekt kože moguće je uključtiti i isključiti sa sintetičkim (umjetnim) magnetskom poljima, a nehermitičnost dolazi od nerecipročnog vezanja u modelu čvrste veze (tight-binding model).   Poveznica (rad u otvorenom pristupu):  https://pubs.aip.org/aip/app/article/9/5/056102/3287792  
Iako mi živimo u tri prostorne i jednoj vremenskoj dimenziji, moguće je eksperimentalno realizirati sustave sa većim brojem sintetičkih dimenzija. Mogućnost stvaranja četverodimenzionih fotoničkih rešetki prvi su predložili profesori Sveučilišta u Zagrebu Dario Jukić i Hrvoje Buljan početkom 2013. godine (https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.87.013814).  Sintetičke dimenzije otvorile su vrata za istraživanje prije nedostupnih pojava u prostorima sa više dimenzija. Međutim, konstrukcija sintetičkih rešetki sa željenim svojstvima vrlo je neintuitivan i zahtjevan proces. U najnovijem radu Prof. Buljana u suradnji sa znanstvenicima sa Nankai University u Kini objavljenim u časopisu Advanced Photonics (AP), korištene su umjetne neuronske mreže dubokog učenja (ANN) za konstruiranje fotoničkih rešetki u stvarnom prostoru. Cilj je bio dobiti fotoničke rešetke sa unaprijed dizajniranim spektrom svojstvenih vrijednosti modova. Time se dubokim učenjem može krojiti propagacija svjetlosti u fotoničkim sustavima, što otvara novi put za nova znanstvena otkrića i primjene.  [ ... ]
Grupa sa Zavoda za teorijsku fiziku kondenzirane tvari, Petra Grozić, Barbara Keran i Danko Radić, u suradnji s Anatoly M. Kadigribovom s Ruhr-Universität Bochum, objavili su rad "Charge stripes in the graphene-based materials" u časopisu Scientific Reports 13, Article number: 18931 (2023)   (https://doi.org/10.1038/s41598-023-46157-1). [ ... ]
U novom broju časopisa Physical Review B – Letters članovi Fizičkog odsjeka Zoran Rukelj, Mario Novak te Neven Ž. Barišić objavili su rad pod nazivom „Evidence for three-dimensional Dirac conical bands in TlBiSSe by optical and magneto-optical spectroscopy“ u suradnji s grupom Ane Akrap sa Sveučilišta u Fribourgu (koja će nam se uskoro pridružiti u Zagrebu kao redovita profesorica na Fizičkom odsjeku) te Milanom Orlitom s LNCMI-EMFL iz Grenobla.   [ ... ]
U novom broju časopisa Journal of Physics D: Applied Physics objavljen je pregledni rad s naslovom Magnetoelectrics and Multiferroics: Theory, Synthesis, Characterisation, Preliminary Results and Perspectives for All-Optical Manipulations (https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/acc8e1) u kojem su sudjelovali i znanstvenici s Fizičkog odsjeka Pavla Šenjug, Dario Barišić i njihov mentor Damir Pajić te s Kemijskog odsjeka Edi Topić i mentorica Mirta Rubčić.  [ ... ]
U najnovijem broju časopisa Nature Physics objavljen je znanstveni rad naslovljen Sub-symmetry-protected topological states. Rad je objavljen u suradnji Daria Jukića sa Građevinskog fakulteta i Hrvoja Buljana sa Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu te njihovih suradnika u grupi Zhigang Chena sa Sveučilišta Nankai u Kini i Roberta Morandottija sa INRS u Kanadi. Oni su pokazali da u topološkim sustavima koje štiti simetrija, zaštita topoloških rubnih stanja vrijedi čak i kad je simetrija narušena, ako je zadovoljen blaži uvjet odnosno sub-simetrija. [ ... ]
Znanstvenici s Fizičkog odsjeka Marin Spaić i Damjan Pelc su u suradnji s istraživačima sa Sveučilišta u Minnesoti i Argonne National Laboratory (SAD) objavili rad pod naslovom ‘Local inversion-symmetry breaking in a bismuthate high-Tc superconductor’ u časopisu Nature Communications. [ ... ]
Izv. prof. Danko Radić s FO PMF-a i suradnici s PCS-IBS i KRISS iz Republike Koreje te  Chalmers University of Technology i University of Gothenburg iz Švedske objavili su rad "Nanomechanical cat states generated by a dc voltage-driven Cooper pair box qubit" u časopisu iz Nature grupe, npj | Quantum information. [ ... ]
U najnovijem broju Physical Review Letters,  dr.sc. Amir Hamzić, prof. emeritus  s Fizičkog odsjeka PMF-a je, u suradnji sa znanstvenicima iz Kine (Beihang University, Peking i  Shandong University, Jinan), SAD (University of Arizona) i Francuske (nobelovac A. Fert), objavio rad pod naslovom ‘Sign Change of Spin-Orbit Torque in Pt/NiO/CoFeB Structures’. Rad je, zbog svog značaja i utjecaja na znanstveno područje, izabran kao 'PRL Editors' Suggestion'. [ ... ]
ALICE kolaboracija na Velikom Hadronskom Sudarivaču (LHC) s CERNa, čiji su članovi i znanstvenici s Fizičkog odsjeka PMF-a prof. M. Planinić, izv. prof. N. Poljak, dr. sc. F. Erhardt, M. Jerčić i D. Karatović, uspjela je napraviti prvo direktno opažanje tzv. "efekta mrtvog stošca", što je efekt koji je bitna značajka teorije jake sile. Jaka sila veže kvarkove i gluone i protone i neutrone i time indirektno u jezgre. Rezultati istraživanja kolaboracije objavljeni su u časopisu Nature. [ ... ]

Poveznice

Broj posjeta:
4085486

Rad u Nature Physics:...

U najnovijem broju časopisa Nature Physics objavljen je znanstveni rad naslovljen Sub-symmetry-protected topological states. Rad je objavljen u suradnji Daria Jukića sa Građevinskog fakulteta i Hrvoja Buljana sa Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu te njihovih suradnika u grupi Zhigang Chena sa Sveučilišta Nankai u Kini i Roberta Morandottija sa INRS u Kanadi. Oni su pokazali da u topološkim sustavima koje štiti simetrija, zaštita topoloških rubnih stanja vrijedi čak i kad je simetrija narušena, ako je zadovoljen blaži uvjet odnosno sub-simetrija.

Sub-simetrija znači da simetrija vrijedi samo u jednom dijelu Hilbertovog prostora. Time je promijenjena paradigma vezana za zaštitu rubnih stanja u topološkim sustavima, jer je uvriježeno mišljenje bilo da simetrija u potpunosti mora biti zadovoljena za zaštitu rubnih stanja. 

Ovaj rad iz fizike je blisko povezan s matematičkom disciplinom topologijom, koja grubo rečeno proučava geometrijske objekte invarijantne na kontinuirane deformacije, pa je tako torus topološki istovjetan šalici za kavu kao što je prikazano na slici ispod.

Ova se istovjetnost može kvantificirati. Jedan od najpoznatijih rezultata u tom smjeru je Gauss-Bonet teorem koji povezuje lokalnu zakrivljenost neke površine (mnogostrukosti) sa njenim topološkim obilježjima koje karakterizira topološka invarijanta – u slučaju gore to je Eulerova karakteristika koja iznosi 2 za loptu i sve objekte koje kontinuiranim deformacijama izvedemo iz lopte bez da polomimo površinu ili da spojimo dva kraja; za šalicu i torus Eulerova karakteristika je nula (npr. vidi https://en.wikipedia.org/wiki/Gauss%E2%80%93Bonnet_theorem). Topološka invarijanta je kvantizirana nelokalna veličina, a ovim je teoremom povezana s lokalnom veličinom zakrivljenosti površine. 


U kvantnoj fizici,  topološka kvantna materija predstavlja novu klasu materijala koje karakteriziraju nelokalna topološka svojstva koja proizlaze iz lokalnih (mikroskopskih) stupnjeva slobode. Topološke invarijante mogu biti definirane i na apstraktnim mnogostrukostima, ima ih raznih vrsta poput Chernovog broja kod kvantnog Hallovog efekta, no princip je sličan gore navedenom Gauss-Bonet teoremu.

 
Topološka stanja materija koje štiti simetrija su podskup topoloških materijala gdje bilo koja perturbacija sustava, ako zadovoljava određenu simetriju, neće promijeniti topološku invarijantu i topološki zaštićena rubna stanja koja karakteriziraju takve materijale. Barem je to bila paradigma do ovog rada koji je tu sliku malo izmijenio. Naime, Jukić, Buljan i koautori su pokazali da je za potpunu zaštitu rubnih stanja dovoljno da perturbacije poštuju takozvanu sub-simetriju, a ne cjelokupnu simetriju sustava. Kod sub-simetrije je dovoljno da simetrija vrijedi samo u jednom dijelu Hilbertovog prostora a ne svugdje. Rad je to pokazao teorijski i eksperimentalno. Na slici dolje je primjer perturbacije u Kagome rešetci koja čuva ili lomi sub-simetriju, pa time čuva ili perturbira topološko rubno stanje. 

Članak je dostupan na poveznici: https://www.nature.com/articles/s41567-023-02011-9

Autor: webmaster FO
Popis obavijesti

_______________________ 

Webmaster - kontakt e-mail