Природные серосодержащие минералы как топологические изоляторы с широкой запрещенной щелью

Представлены результаты теоретического исследования электронной структуры четырехкомпонентных природных минералов PbBi$_2$Te$_2$S$_2$ (алексит), Pb$_2$Bi$_2$Te$_2$S$_3$ (саддлебакит) и PbBi$_4$Te$_4$S$_3$ (фаза $C$). Эти соединения имеют слоистую структуру: алексит и саддлебакит формируются семислойными и девятислойными блоками соответственно, а фаза $C$ – чередующимися пяти- и семислойными блоками, разделенными ван-дер-ваальсовыми промежутками. Показано, что рассматриваемые материалы являются трехмерными топологическими изоляторами с широкой запрещенной щелью в электронном спектре и обладают большой спиновой поляризацией. Это делает их привлекательными с точки зрения практических приложений.