The quantized version of the anomalous Hall effect has been predicted to occur in magnetic topological insulators, but the experimental realization has been challenging. Here, we report the observation of the quantum anomalous Hall (QAH) effect in thin films of Cr-doped (Bi,Sb)2Te3, a magnetic topological insulator. At zero magnetic field, the gate-tuned anomalous Hall resistance reaches the predicted quantized value of h/e^2,accompanied by a considerable drop of the longitudinal resistance. Under a strong magnetic field, the longitudinal resistance vanishes whereas the Hall resistance remains at the quantized value. The realization of the QAH effect may lead to the development of low-power-consumption electronics.

Intrinsic magnetic topological insulator (TI) is a stoichiometric magnetic compound possessing both inherent magnetic order and topological electronic states. Such a material can provide a shortcut to various novel topological quantum effects but remains elusive experimentally so far. Here, we report the experimental realization of high-quality thin films of an intrinsic magnetic TI---MnBi$_2$Te$_4$---by alternate growth of a Bi$_2$Te$_3$ quintuple-layer and a MnTe bilayer with molecular beam epitaxy. The material shows the archetypical Dirac surface states in angle-resolved photoemission spectroscopy and is demonstrated to be an antiferromagnetic topological insulator with ferromagnetic surfaces by magnetic and transport measurements as well as first-principles calculations. The unique magnetic and topological electronic structures and their interplays enable the material to embody rich quantum phases such as quantum anomalous Hall insulators and axion insulators in a well-controlled way.

Topological insulators (TIs) are quantum materials with insulating bulk and topologically protected metallic surfaces with Dirac-like band structure. The most challenging problem faced by current investigations of these materials is to establish the existence of significant bulk conduction. Here we show how the band structure of topological insulators can be engineered by molecular beam epitaxy growth of (Bi(1-x)Sb(x))(2)Te(3) ternary compounds. The topological surface states are shown to exist over the entire composition range of (Bi(1-x)Sb(x))(2)Te(3), indicating the robustness of bulk Z(2) topology. Most remarkably, the band engineering leads to ideal TIs with truly insulating bulk and tunable surface states across the Dirac point that behaves like one-quarter of graphene. This work demonstrates a new route to achieving intrinsic quantum transport of the topological surface states and designing conceptually new topologically insulating devices based on well-established semiconductor technology.

Topological insulators (TI) are a new class of quantum materials with insulating bulk enclosed by topologically protected metallic boundaries. The surface states of three-dimensional TIs have spin helical Dirac structure, and are robust against time reversal invariant perturbations. This extraordinary property is notably exemplified by the absence of backscattering by nonmagnetic impurities and the weak antilocalization (WAL) of Dirac fermions. Breaking the time reversal symmetry (TRS) by magnetic element doping is predicted to create a variety of exotic topological magnetoelectric effects. Here we report transport studies on magnetically doped TI Cr-Bi2Se3. With increasing Cr concentration, the low temperature electrical conduction exhibits a characteristic crossover from WAL to weak localization (WL). In the heavily doped regime where WL dominates at the ground state, WAL reenters as temperature rises, but can be driven back to WL by strong magnetic field. These complex phenomena can be explained by a unified picture involving the evolution of Berry phase with the energy gap opened by magnetic impurities. This work demonstrates an effective way to manipulate the topological transport properties of the TI surface states by TRS-breaking perturbations.

Thin films of magnetically doped topological insulators Cr0.22(BixSb1-x)1.78Te3 are found to possess carrier-independent long-range ferromagnetic order with perpendicular magnetic anisotropy. The anomalous Hall resistance is greatly enhanced, up to one quarter of quantum Hall resistance, by depletion of the carriers. The results demonstrate this material as a promising system to realize the quantized anomalous Hall effect. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

The breaking of time reversal symmetry in topological insulators may create previously unknown quantum effects. We observed a magnetic quantum phase transition in Cr-doped Bi2(SexTe1-x)3 topological insulator films grown by means of molecular beam epitaxy. Across the critical point, a topological quantum phase transition is revealed through both angle-resolved photoemission measurements and density functional theory calculations. We present strong evidence that the bulk band topology is the fundamental driving force for the magnetic quantum phase transition. The tunable topological and magnetic properties in this system are well suited for realizing the exotic topological quantum phenomena in magnetic topological insulators.

The stability of metal-organic frameworks (MOFs) typically decreases with an increasing number of defects, limiting the number of defects that can be created and limiting catalytic and other applications. Herein, we use a hemilabile (Hl) linker to create up to a maximum of six defects per cluster in UiO-66. We synthesized hemilabile UiO-66 (Hl-UiO-66) using benzene dicarboxylate (BDC) as linker and 4-sulfonatobenzoate (PSBA) as the hemilabile linker. The PSBA acts not only as a modulator to create defects but also as a coligand that enhances the stability of the resulting defective framework. Furthermore, upon a postsynthetic treatment in H2SO4, the average number of defects increases to the optimum of six missing BDC linkers per cluster (three per formula unit), leaving the Zr-nodes on average sixfold coordinated. Remarkably, the thermal stability of the materials further increases upon this treatment. Periodic density functional theory calculations confirm that the hemilabile ligands strengthen this highly defective structure by several stabilizing interactions. Finally, the catalytic activity of the obtained materials is evaluated in the acid-catalyzed isomerization of α-pinene oxide. This reaction is particularly sensitive to the Brønsted or Lewis acid sites in the catalyst. In comparison to the pristine UiO-66, which mainly possesses Brønsted acid sites, the Hl-UiO-66 and the postsynthetically treated Hl-UiO-66 structures exhibited a higher Lewis acidity and an enhanced activity and selectivity. This is further explored by CD3CN spectroscopic sorption experiments. We have shown that by tuning the number of defects in UiO-66 using PSBA as the hemilabile linker, one can achieve highly defective and stable MOFs and easily control the Brønsted to Lewis acid ratio in the materials and thus their catalytic activity and selectivity.

By constructing germanene (silicene, stanene)/$M{\mathrm{Bi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{4}$ ($M=3d$-transition elements) heterostructures, we discovered and designed multimechanism quantum-anomalous-Hall (QAH) systems, including $\mathrm{\ensuremath{\Gamma}}$-based QAH, $K\ensuremath{-}{K}^{\ensuremath{'}}$-connected QAH, and valley-polarized $K$- or ${K}^{\ensuremath{'}}$-based QAH states via first-principle computations. The unique systems possess a global gap and tunable Chern number. The coexisting conventional $\mathrm{\ensuremath{\Gamma}}$-based QAH state of $M{\mathrm{Bi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{4}$ and valley-polarized $K$(${K}^{\ensuremath{'}}$)-based QAH state of germanene (silicene, stanene), with opposite chirality, can interact with each other. Adjusting magnetic configurations of $M{\mathrm{Bi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{4}$-layers not only switch on (off) the QAH conductance, but also modulate Chern numbers exactly. For example, the germanene/bilayer-${\mathrm{NiBi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{4}$ possesses the Chern number $\mathit{C}=+1$ in ferromagnetic couplings and $\mathit{C}=+2$ in antiferromagnetic couplings. The novel multimechanism QAH insulators, which are achievable in experiments, provide a new approach to spintronics and valleytronics based on topological states of matter.

Nuclear lamin B1 (LMNB1) is a member of the nuclear lamin protein family. LMNB1 can maintain and ensure the stability of nuclear structure and influence the process of cell senescence by regulating chromatin distribution, DNA replication and transcription, gene expression, cell cycle, etc. In recent years, several studies have shown that the abnormal expression of LMNB1, a classical biomarker of cell senescence, is highly correlated with the progression of various malignant tumors; LMNB1 is therefore considered a new potential tumor marker and therapeutic target. However, the mechanism of action of LMNB1 is influenced by many factors, which are difficult to clarify at present. This article focuses on the recent progress in understanding the role of LMNB1 in cell senescence and malignant tumors and offers insights that could contribute to elucidating the mechanism of action of LMNB1 to provide a new direction for further research.