基于分子手性的拓扑边界态:二聚体偶极阵列的通用理论框架

该团队建立了一个通用理论框架,用于在二聚化的手性偶极分子阵列中实现拓扑边缘态,并证明分子手性为相互作用的一维系统中实现类似SSH的拓扑结构提供了一条自然且可调的途径。该工作从一个由斯塔克修饰的手性分子生成的有效自旋-1/2模型出发,引入键二聚化,并表明手性诱导的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用增强了有效跃迁振幅,并相对于具有相同偶极强度的非手性链扩大了体拓扑能隙。利用自洽平均场理论并结合周期边界与开放边界计算,该研究通过体态能谱、复平面缠绕数以及边界局域概率密度,描绘了平庸、临界和拓扑三个区域。一个核心发现是,两个能隙内边界模式携带相反的分子手性:左边缘态局域在左手性分子上,而右边缘态局域在右手性分子上——这是一种在传统SSH实现中无对应例子的立体化学标记。双链梯子扩展结构支持更丰富的四带体态结构以及由梯级分裂的边缘扇区,其鲁棒性通过连续扫描链间耦合来表征。所有结果均以参考跃迁标度 \( t_0 \) 的无量纲单位表示,使得该框架可直接适用于任何偶极分子平台——从耦合标度为MHz的双碱金属极性分子到未来的超冷手性多原子分子阵列。这些发现确立了二聚化手性分子阵列作为准一维拓扑量子物质的可控且手性可寻址平台。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-30 20:22

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