Topological materials from a symmetry perspective

Résumé

Esta tesis doctoral se ubica dentro del reciente campo de física topológica, un área que ha cobrado interés dentro de la física de la materia condensada. Se hace especial hincapié en la conexión entre simetría y topología. Primero, describimos el formalismo de Química Cuántica Topológica, que es capaz de predecir y diagnosticar propiedades topológicas con base en las simetrías del sistema y en cómo transforman las funciones de Bloch en la Zona de Brillouin. Después, aplicamos el formalismo a un material aislante concreto, PbTe, del que se predijo que podía tener estado anómalos en la superficie en 1986. Se encuentra que el modelo es topológico, pero que la topología del material es fuertemente dependiente del parámetro de red del material real. Se hace también un análisis detallado de la topología de CoS2, una pirita ferromagnética que ha sido estudiada durante décadas. Se encuentran nodos de Weyl y líneas nodales, con sus respectivos estados de superficie, `drumhead¿ en la proyección de las líneas nodales, y arcos de Fermi que conectan la proyección de los nodos de Weyl. Completamos el estudio con una comparativa entre nuestros cálculos y medidas experimentales. Por último, encontramos un término de viscosidad nuevo, puramente tridimensional, y lo calculamos en un modelo magnético quiral, con posibles aplicaciones en materiales reales.