传统意义上，量子材料视界范围内，铁电体及铁电性应该不算一个主要角色。当量子材料人最近几年开始谈及铁电量子材料时，所得到的回应颇有些犹疑未定与不踏实，如果不是讨论那个 1 (上部) 所示。为了保住那本来就不多的束缚电荷，就要尽可能增大铁电体的能带带隙，让它越大越好，以保证不会因为细微漏电而损失掉束缚电荷。而量子材料，玩的就是那有意无意地分分合合的“带隙”。包括当下的拓扑量子在内的新材料，则更加关注费米面附近“带隙开合”的故事了，如图 1. (上部) 正常大带隙铁电体的极化、内电场和表面束缚电荷。) 拓扑量子材料则关注费米面附近的电子结构，包括拓扑绝缘体 Weyl 半金属from Y. Sun et al, PRB 92, 115428 (2015); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.92.115428
(1) 铁电半导体：将带隙降低到足够小，如 2010 年代才在较为罕见的 (如声子软模) 外，直接测量自发铁电极化或者铁电畴的努力显得异常艰辛。一个有大量载流子到处晃荡的固体，您非要说有铁电极化存在于其中不可，难道电磁学中最霸道的“静电感应与屏蔽”物理是吃素的么？再者，一个极性晶体，如果呈现正常金属态，电极性或者电偶极子怎么说都是不稳定的，只有回归中心对称晶体结构才是王道。因此，至少从一阶效应角度看，极性结构在“正常金属态”下稳定存在的物理，依然有可议之处。南京大学万贤纲他们曾经说：如果电子结构存在很强的各向异性，铁电金属可能会有那种“犹抱琵琶半遮面”的微妙之态。虽然出来示人也可能会“露陷”，但某些特定方向可能有所表现。
那就好，那就去看看那些不那么正常的金属态，如“半金属”、“奇异金属”等。于此，可能依然不够，如果再有一些额外条件加持，局面也许会有所不同。例如，有没有一些金属态存在一些空间对称性破缺结构 CsPbI3 薄层 2 所示。
Ising 再牵强附会地梳理一二。如果错了，Ising 承担责任；如果对了，Ising 无需 Weyl 半金属：2016 年，中科院金属所的陈星秋老师就计算预言，在 Weyl 半金属态Weyl ferroelectric semimetal, https://arxiv.org/abs/1610.07142，并与 2019 年，有报道 Weyl 半金属共存的实验结果。尽管如此，证据依然相对薄弱，也没有更多演生效应和调控方法的报道。
(2) 对称性破缺：在半金属中，有一些特定类别，其实展现对称性破缺。最熟知的，也是 Weyl 方程是二重对称的；其次，第一个实验发现的 TaAs，它即呈现中心反演对称破缺的晶体结构。后来有不少 eV 为单位，因此量子材料关注的物理都被淹没殆尽。不避开静电屏蔽的霸权，就无从谈起铁电金属。
(4) 新的演生物理：如果能避开静电学THz 激发与探测的确是一种左右逢源的方案。至少有两个很通俗易懂的理由可以列举：(i) 频率足够高，使得载流子同步跟随存在困难，出现足够延迟。就在这个延迟时间内，物理人有机会将铁电极化相关的声子动力学 TO 软化等铁电形成机制) 和晶格畸变信息提取出来。(ii) 频率足够低，使得物理人有机会在有限时间窗口捕捉到晶格声子，同时也允许载流子局域迁移和响应能够完成。
由此，通过探测不同条件和不同体系在时域和频域的响应谱，就有机会去看看拓扑量子材料中铁电极化是否存在。此即浪漫标题中的“拓扑量子的铁电之声”的意义。也因为如此，就有机会检验铁电极化与 THz 频段新的物理效应和应用潜力层面，自然是值得一试的，或许算功莫大焉的小事！
图 P 和 Sn / Pb 成分比组成的二维坐标空间中，铁电半导体C. L. Zhang et al, PNAS 118, e2111855118 (2021), https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2111855118
事实上， Y. Takahashi Y. Tokura 教授团队的一篇文章，文章刊登在《npj QM (Quantum Phase Electronics Center)”和日本理化研究所 Weyl 半金属调控为目标，针对铁电半导体 Tokura 教授团队的一些结果显示，铁电半导体 P Sn / Pb 成分比密切相关，如图 Weyl 半金属态下的铁电晶格动力学和软模物理。他们这一工作的主要思路和结果是：
(1) SnTe 和 IV – VI 族半导体化合物中的极性半导体。SnTe 是拓扑晶体绝缘体 SnxPb1-xTe 即成为中心反演对称破缺导致的 Weyl 半金属态以机会。
(2) THz 探测结果揭示出铁电 x，在 Weyl 半金属共存态，如图 TO 随温度下降而软化的进程，揭示出铁电性介入。同时，这一软模贡献使得 THz 频段介电响应，铁电稳定性高。
(4) 结合计算结果和 Weyl 半金属拓扑量子行为，更展示了 4. Takahashi 和 Weyl 半金属 THz 波电导谱的探测：(B) 一系列温度下不同成分 x 的样品 TO 模随温度下降而软化的行为，彩色圆点则给出了从THz 表征技术也到位、结果富有新意，文章令人读来赏心悦目。虽然我们看到的铁电调控拓扑量子态证据尚不够强悍，但中高频段的拓扑量子效应及其应用已曙光初现。很显然，拓扑量子态的应用，包括在自旋电子学和量子计算领域的应用，THz 及至更高频段，应属优先候选。因此，这一工作，应具有一定的引领意义。
https://www.nature.com/articles/s41535-022-00501-2
Isingnpj Quantum Materials》编辑。
(3) 文底图片乃拍摄于厦门深夜城中心处，展示了夏夜高塔的光影线条如声律动(20180829) 记录夜深人静时的聆听与思考，借来表达新颖物理结构的印象。
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5055692 一文的标题卡通图片。
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