Under de senaste åren har ett helt nytt paradigm vuxit fram inom den kondenserade materiens

Bandstruktur för en tunn film av den tredimensionella topologiska isolatorn Bi2Se3.
Inne i bulkbandgapet är den koniska linjära spridningen av Dirac yttillstånd synlig (publicerad med tillstånd från Anna Pertsova, Nordita)

fysik där olika icke-triviala materiefaser och fasövergångar i materia karakteriseras, inte av en ordningsparameter som Lev Landau lärde oss utan av ett diskret topologiskt tal, eller index, som beskriver de globala, eller topologiska, egenskaperna av systemet. Ett tidigt exempel på detta var den kvantiserade Halleffekten där det topologiska talet är direkt relaterat till kvantiseringen av Hallkonduktansen. Mer nyligen har en ny klass material upptäckts som kallas topologiska isolatorer och som har ett topologiskt tal vilket signalerar att metalliska yttillstånd måste finnas på varje yta, trots att bulken, dvs materialet inuti, är en isolator. Det finns allahanda tecken på denna topologiska revolution inom den kondenserade materiens fysik. 2016 års Nobelpris i fysik gick till upptäckten av topologiska materiefaser och topologiska fasövergångar. Också på en av de allra största konferenserna inom kondenserade materiens fysik, APS March meeting (http://www.aps.org/meetings/march/), i år i New Orleans gavs topologi väldigt mycket uppmärksamhet. I Sverige anordnar Nordita, det nordiska institutet för teoretisk fysik, en konferens “Frontiers of topological quantum matter” i början på maj. Topologiska aspekter har även börjat dyka upp inom angränsande fält, så som ultrakalla atomer och joner vilket är temat för den längre konferensen “Topological Phases in Cold Atom Systems” på Nordita denna sommar. Det verkar helt klart att vi bara har sett början på en helt ny era där topologi spelar en central roll, eller om man leker lite med engelska ord: topology matters.

I juni 2016 invigdes Max IV som är det nya svenska nationella laboratoriet för synkrotronstrålningsbaserad forskning och som nu är den starkast lysande röntgenkällan i världen. Vid Max IV kommer den nya Bloch strålröret (https://www.maxiv.lu.se/accelerators-beamlines/beamlines/bloch/) att vara speciellt anpassat för experiment om topologiska materiefaser. Där kan forskare direkt undersöka elektronstrukturen hos material genom vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi (ARPES).

Carlo Canali et al.
För Sektionen för Kondenserade Materiens Fysik med Nanofysik