鐵基超導(dǎo)體和拓撲絕緣體是近年來凝聚態(tài)物理研究的熱點問題。鐵基超導(dǎo)體是非常規(guī)超導(dǎo)體，不同于傳統(tǒng)的電聲耦合機制的BCS超導(dǎo)體，其超導(dǎo)配對機制的解釋仍然是凝聚態(tài)物理理論的一個難點；同時，不同于單帶的銅基非常規(guī)超導(dǎo)體，鐵基超導(dǎo)體的多帶特性使其具有更豐富的電子結(jié)構(gòu)。拓撲絕緣體的發(fā)現(xiàn)突破了人們對絕緣相的認識，這類材料的體態(tài)為絕緣態(tài)，但在表面或界面上存在導(dǎo)電的金屬態(tài)。同樣地，拓撲絕緣體具有復(fù)雜的電子結(jié)構(gòu)，其拓撲相的出現(xiàn)通常會伴隨著能帶的反轉(zhuǎn)。但是，過去幾年間，人們沒有發(fā)現(xiàn)這兩個特性有可能共生。近來，實驗上制備了生長在SrTiO3Nb:SrTiO3/KTaO3，Nb:BaTiO3/KTaO3等襯底的單層FeSe異質(zhì)結(jié)，大大拓展了人們對鐵基超導(dǎo)體復(fù)雜電子結(jié)構(gòu)的認識。和具有較低超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的體材料相比，在單層FeSe異質(zhì)結(jié)中除了觀測到轉(zhuǎn)變溫度高達65K的超導(dǎo)相，另一顯著的特點就是單層FeSe的電子結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，具體表現(xiàn)為：在布里淵區(qū)Γ點附近的空穴型費米面會湮沒到費米能級以下，M點附近有一個新的帶隙出現(xiàn)，并且該帶隙的大小隨著不同的襯底可以調(diào)節(jié)。

　　為了理解FeSe這種電子結(jié)構(gòu)的變化，最近，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）凝聚態(tài)理論與材料計算實驗室胡江平研究員和博士后郝寧寧通過晶體對稱性分析和基于d-p軌道雜化的微觀分析給出了體態(tài)FeSe到單層FeSe的電子結(jié)構(gòu)演化圖像，這種襯底對電子結(jié)構(gòu)的重正化圖象符合近來實驗上的對不同襯底系統(tǒng)化研究所得到的結(jié)果。他們進一步發(fā)現(xiàn)，當M點附近這個可以被襯底調(diào)制的新帶隙具有和d軌道內(nèi)稟的自旋軌道耦合相同的量級時，M點的能帶可以發(fā)生反轉(zhuǎn)，體系會發(fā)生拓撲相變。該研究結(jié)果首次提出了拓撲性質(zhì)在鐵基超導(dǎo)材料中的可能體現(xiàn)。此外，該研究工作為人們理解單層FeSe中為什么會有如此高的轉(zhuǎn)變溫度提供啟示，并建議一個新的可能的體系來實現(xiàn)Majorana費米子的鐵基材料版本。這一成果發(fā)表于近期出版的Phys. Rev. X 4, 031053 (2014)。

單層FeSe中兩種可能的電子結(jié)構(gòu)，一種拓撲平庸，一種拓撲非平庸。