He leído en muchos lugares que los estados de superficie sin espacios de los aisladores topológicos 3D son robustos a las perturbaciones que no rompen la simetría de inversión de tiempo.
Recientemente también he visto muchos artículos (como http://arxiv.org/abs/1002.0842 ) sobre aisladores topológicos en las proximidades de un superconductor. Todos predicen que los estados de la superficie quedarán separados y que se inducirá superconductividad en la superficie.
Pero no soy capaz de reconciliar las dos cuestiones. La superconductividad no rompe la simetría de inversión del tiempo. Entonces, ¿por qué se produce un gap en los estados superficiales?
Si la simetría de inversión temporal se rompe en la superficie de un aislador topológico, podría abrirse una brecha en el punto de Dirac del estado superficial topológico. El punto de Dirac, donde los electrones que se mueven hacia adelante y hacia atrás tienen la misma energía, está ubicado en un punto de momento invariante de inversión en el tiempo (también llamado punto de Kramer) en el espacio recíproco (el momento del cristal es cero o cero más un múltiplo entero de un vector reticular recíproco). El par de ramas de estado de superficie de Kramer definidas para electrones que se mueven hacia adelante y hacia atrás, que de otro modo se degenerarían en k = 0, ya no se degeneran como resultado de una interacción de ruptura de simetría de inversión de tiempo que se acopla de manera diferente a diferentes espines.
Para un superconductor, la brecha de energía se forma en la energía de Fermi (energía de enlace = 0). El condensado de los pares de Cooper tiene una energía más baja que la energía de Fermi del estado normal del metal, mientras que existen estados de electrones no apareados por encima de la energía de Fermi. Por lo tanto, se forma una brecha. La esperanza es que los pares de Cooper hagan túneles desde un superconductor hasta la superficie de un aislante topológico cercano a él, creando una brecha similar en el estado de la superficie topológica.
Entonces, estos son dos tipos distintos de espacios en diferentes regiones de la estructura de la banda que significan tipos de orden muy diferentes.
Los aisladores topológicos de tipo BiSb también están protegidos por la simetría de conservación del número de partículas/carga que rompería un superconductor. http://arxiv.org/abs/0901.2686
FraSchelle