寻找更多类型能带翻转引起的拓扑相变，对人们认识拓扑态以及实验实现高温量子自旋（反常）霍尔效应，具有非常重要的意义。基于二维拓扑态的理论机制主要有两种：一是Kane-Mele在石墨烯中提出的KM模型，二是Bernevig–Hughes–Zhang在HgTe量子阱体系提出的由不同宇称的能带翻转导致的拓扑态，简称为BHZ模型，随后被实验成功证实。到目前为止，实验中观测到量子自旋（反常）霍尔效应的体系非常有限。因此，寻找更多类型能带翻转导体的拓扑态是目前人们非常关心的话题。

张会生副教授及合作者提出在蜂窝状六角格子中由px,y和pz能带翻转引起的拓扑态。其基本思想是利用紧束缚模型的方法，在类石墨烯六角格子中的两个子格（AB子格）中，分别引入px,y和pz轨道，通过调节自旋轨道耦合（SOC）的强度可以实现拓扑相变。基于第一性原理，提出两个真实体系，即碘原子半饱和硅烯（Si2I）和Si（111）表面生长1/3的Bi原子，来实现px,y和pz能带翻转引起的拓扑态。从而证明该机制的正确性和普适性。

该研究成果以《Topological phase transition induced by px,y and pz band inversion in a honeycomb lattice》为题于2019年6月27日发表在Nanoscale杂志上（DOI: 10.1039/c9nr04268g）。

全文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/nr/c9nr04268g

图：蜂窝状六角格子中px,y和pz能带翻转引起的拓扑态