論文の概要: Ordinary lattice defects as probes of topology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.10646v1
• Date: Fri, 14 Nov 2025 02:01:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-14 22:53:22.974391
• Title: Ordinary lattice defects as probes of topology
• Title（参考訳）: トポロジーのプローブとしての正規格子欠陥
• Authors: Aiden J. Mains, Jia-Xin Zhong, Yun Jing, Bitan Roy,
• Abstract要約: ユビキタスな通常の格子欠陥は、電子ブロッホバンドの非自明な位相の普遍的なプローブとして機能することを示す。 欠陥バウンドの中ギャップモードは、弱い点のような電荷不純物に対して堅牢であることも示されている。 我々の理論と実験を組み合わせた研究は、任意の対称性と次元の結晶においてゲルマンであるべきトポロジーのプローブとして、通常の格子欠陥を定めている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.283285810929198
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In addition to topological lattice defects such as dislocations and disclinations, crystals are also accompanied by unavoidable ordinary defects, devoid of any non-trivial geometry or topology, among which vacancies, Schottky defects, substitutions, interstitials, and Frenkel pairs are the most common. In this work, we demonstrate that these ubiquitous ordinary lattice defects, though topologically trivial, can nonetheless serve as universal probes of the non-trivial topology of electronic Bloch bands, and any change in the local topological environment in an otherwise normal insulator in terms of mid-gap bound states in their vicinity. We theoretically establish these generic findings by implementing a minimal model Hamiltonian describing time-reversal symmetry breaking topological and normal insulators on a square lattice, fostering such point defects. The defect-bound mid-gap modes are also shown to be robust against weak point-like charge impurities. Furthermore, we showcase experimental observation of such bound states by embedding ordinary crystal defects in two-dimensional acoustic Chern lattices, where precision-controlled hopping amplitudes are implemented via active meta-atoms and Green's-function-based spectroscopy is used to reconstruct spectra and eigenstates. Our combined theory-experiment study establishes ordinary lattice defects as probes of topology that should be germane in crystals of any symmetry and dimension, raising the possibility of arresting localized Majorana modes near such defects in the bulk of topological superconductors and to emulate ordinary-defect-engineered topological devices.
• Abstract（参考訳）: 転位や偏位のようなトポロジカルな格子欠陥に加えて、結晶は避けられない通常の欠陥を伴い、非自明な幾何学やトポロジを欠いている。 本研究では、これらのユビキタスな通常の格子欠陥は、位相的に自明であるが、電子ブロッホバンドの非自明なトポロジーの普遍的なプローブとして機能し、その近傍の中間ギャップ境界状態において、他の通常の絶縁体における局所的トポロジ環境の変化を示す。 我々は,2乗格子上に位相的および正規絶縁体を破る時間反転対称性を記述する最小モデルハミルトニアンを実装し,そのような点欠陥を育むことにより,これらの一般的な知見を理論的に確立する。 欠陥バウンドの中ギャップモードは、弱い点のような電荷不純物に対して堅牢であることも示されている。 さらに, 2次元音響チャーン格子に通常の結晶欠陥を埋込み, 能動型メタ原子による精密制御ホッピング振幅を導入し, スペクトルと固有状態の再構成にグリーン関数に基づく分光法を用いて, このような境界状態の実験的観察を行った。 我々の理論と実験を組み合わせた研究は、任意の対称性と次元の結晶においてゲルマンであるべきトポロジーのプローブとして通常の格子欠陥を確立し、トポロジカル超伝導体の大部分の欠陥の近くで局所化されたマヨラナモードを逮捕する可能性を高め、通常の欠陥工学的なトポロジ機器をエミュレートする。

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