The NONCOMMUTATIVE GEOMETRYjeanbel/TalksE/triesteCo...High quality quasicrystals Stable perfect...

50
Trieste, May 26, 2008 1 The NONCOMMUTATIVEGEOMETRY of APERIODIC SOLIDS Jean BELLISSARD 1 Georgia Institute of Technology, Atlanta School of Mathematics & School of Physics Collaborations: D. SPEHNER (Essen, Germany) M. ZARROUATI (IRSAMC, Toulouse) D. HERRMANN (T.U. Berlin) J. KELLENDONK (U. Cardiff, United Kingdom) A. LEGRAND (U. Paul Sabatier, Toulouse) J.M. GAMBAUDO (U. Dijon, France) R. BENEDETTI (U. Pisa, Italy) J. SAVINIEN (Georgia Tech, Atlanta) J. PEARSON (Georgia Tech, Atlanta) 1 e-mail: [email protected]

Transcript of The NONCOMMUTATIVE GEOMETRYjeanbel/TalksE/triesteCo...High quality quasicrystals Stable perfect...

  • Trieste, May 26, 2008 1

    The

    NONCOMMUTATIVE GEOMETRYof

    APERIODIC SOLIDS

    Jean BELLISSARD 1

    Georgia Institute of Technology, AtlantaSchool of Mathematics & School of Physics

    Collaborations:

    D. SPEHNER (Essen, Germany)

    M. ZARROUATI (IRSAMC, Toulouse)

    D. HERRMANN (T.U. Berlin)

    J. KELLENDONK (U. Cardiff, United Kingdom)

    A. LEGRAND (U. Paul Sabatier, Toulouse)

    J.M. GAMBAUDO (U. Dijon, France)

    R. BENEDETTI (U. Pisa, Italy)

    J. SAVINIEN (Georgia Tech, Atlanta)

    J. PEARSON (Georgia Tech, Atlanta)

    1e-mail: [email protected]

  • Trieste, May 26, 2008 2

    Main ReferencesJ. Bellissard, The Gap Labelling Theorems for Schrödinger’s Operators,in From Number Theory to Physics, pp. 538-630, Les Houches March 89, Springer,J.M. Luck, P. Moussa & M. Waldschmidt Eds., (1993).

    D. Spehner, Contributions à la théorie du transport électronique,dissipatif dans les solides apériodiques, Thèse, 13 mars 2000, Toulouse.

    J. Bellissard, D. Herrmann, M. Zarrouati,Hull of Aperiodic Solids and Gap Labelling Theorems,In Directions in Mathematical Quasicrystals, CRM Monograph Series,Volume 13, (2000), 207-259, M.B. Baake & R.V. Moody Eds., AMS Providence.

    J. Bellissard, J. Kellendonk, A. Legrand,Gap Labelling for three dimensional aperiodic solids,C. R. Acad. Sci. (Paris), t.332, Série I, p. 521-525, (2001).

    J. Bellissard, R. Benedetti, J.-M. Gambaudo,Spaces of Tilings, Finite Telescopic Approximations and Gap-Labelling,Commun. Math. Phys., 261, (2006), 1-41.

    J. Savinien, J. Bellissard,A spectral sequence for the K-theory of tiling spaces,arXiv: 0705.2483v1 [math.KT], to appear in Erg. Th. Dyn. Syst., (2008).

    J. Pearson, J. Bellissard,Noncommutative Riemannian Geometry and Diffusion on Ultrametric Cantor Sets,arXiv: 0802.1336v1 [math.OA], submitted to J. Noncommut. Geom., (2008).

  • Trieste, May 26, 2008 3

    Important ReferencesJ. Kellendonk,The local structure of tilings and their integer group of coinvariants,Comm. Math. Phys., 187, (1997), 1823-1842.

    J. E. Anderson, I. Putnam,Topological invariants for substitution tilings and their associated C∗-algebras,Ergodic Theory Dynam. Systems, 18, (1998), 509-537.

    A. H. Forrest, J. Hunton,The cohomology and K-theory of commuting homeomorphisms of the Cantor set,Ergodic Theory Dynam. Systems, 19, (1999), 611-625.

    J. C. Lagarias,Geometric models for quasicrystals I & II,Discrete Comput. Geom., 21, (1999), 161-191 & 345-372.

    L. Sadun, R. F. Williams,Tiling spaces are Cantor set fiber bundles,Ergodic Theory Dynam. Systems, 23, (2003), 307-316.

  • Trieste, May 26, 2008 4

    Content

    1. Quasicrystals

    2. The Hull as a Dynamical System

    3. Building Hulls

    4. The Noncommutative Brillouin ZoneElectrons, Phonons and K-theory

    5. The Noncommutative Fermi Surface

  • Trieste, May 26, 2008 5

    I - Quasicrystals

  • Trieste, May 26, 2008 6

    I.1)- Aperiodic Solids

    1. Perfect crystals in d-dimensions:translation and crystal symmetries.Translation group T ≃ Zd.

    2. Quasicrystals: no translation symmetry, buticosahedral symmetry. Ex.:

    (a) Al62.5Cu25Fe12.5;

    (b) Al70Pd22Mn8;

    (c) Al70Pd22Re8;

    3. Amorphous media: short range order

    (a) Glasses;

    (b) Silicium in amorphous phase;

    4. Disordered media: random atomic positions

    (a) Normal metals (with defects or impurities);

    (b) Doped semiconductors (Si, AsGa, . . .);

  • Trieste, May 26, 2008 7

    I.2)- Quasicrystalline Alloys

    1. Metastable QC’s: AlMn

    Shechtman D., Blech I., Gratias D. & Cahn J., Phys. Rev. Letters, 53, 1951 (1984)

    AlMnSi

    AlMgT (T = Ag, Cu, Zn)

    2. Defective stable QC’s: AlLiCu(Sainfort-Dubost, (1986))

    GaMgZn(Holzen et al., (1989))

    3. High quality QC’s: AlCuT (T = Fe,Ru,Os)(Hiraga, Zhang, Hirakoyashi, Inoue, (1988))

    (Gurnan et al., Inoue et al., (1989))

    (Y. Calvayrac et al., (1990))

    4. “Perfect” QC’s: AlPdMn

    AlPdRe

  • Trieste, May 26, 2008 8

    I.3)- Quasiperiodicity

    1. A periodic crystal admits Z3 as symmetry group. Arotation symmetry must be represented by a 3 × 3matrix R with integer coefficients. Thus, if θ is therotation angle

    Tr(R) = 2 cos θ ∈ Z

    implying

    θ = 0 , ±π

    3, ±

    π

    2, ±

    3, π .

    2. Unusual symmetries such as 5-fold symmetries:

    incompatible with periodicity

    Pointlike diffraction⇒ quasiperiodicity

  • Trieste, May 26, 2008 9

    - The icosahedral quasicrystal AlPdMn -

  • Trieste, May 26, 2008 10

    - The icosahedral quasicrystal HoMgZn-

  • Trieste, May 26, 2008 11

    Typical TEM diffraction pattern- with 5-fold symmetry -

  • Trieste, May 26, 2008 12

    I.4)- Transport Properties

    10

    10

    10

    10

    10

    105

    4

    3

    300K

    2

    1

    0

    T (K)

    Resistivitycm)(µΩ

    Semiconductors

    Metastable quasicrystals

    Metallic crystals (Al,...)

    (AlMn, AlMgZn,...)Amorphous metals(CuZr,..)

    (AlCuLi, GaMgZn)Defective stable quasicrytals

    (AlPdMn, AlCuFe, AlCuRu)

    High quality quasicrystalsStable perfect quasicrystals (AlPdRe)

    Doped semiconductorsρ

    Mott

    4K

    Typical values of the resistivityC. Berger in Quasicrystals, S. Takeuchi & T. Fujiwara Eds., World Scientific, (1998)

  • Trieste, May 26, 2008 13

    1. Al, Fe, Cu, Pd are very good metals: why is con-ductivity so low ?

    2. Why does it decreases with temperature (oppositeto metals) ?

    3. At high temperature

    σ ∝ T γ 1 < γ < 1.5

    Such behavior was never seen before.

    4. At low temperature for Al70.5Pd22Mn7.5,

    σ ≈ σ(0) > 0

    5. At low temperature for Al70.5Pd21Re8.5,

    σ ∝ e−(T0/T )1/4

    C. R. Wang et al. (1997); C. Berger et al. (1998)

  • Trieste, May 26, 2008 14

    10

    100

    10 100

    σ(Ω

    cm)-1

    T(K)

    Al70,5

    Pd22

    Mn7,5

    ρ4Κ/ρ300Κ = 2

    Al70,5

    Pd21

    Re8,5

    ρ4Κ/ρ300Κ = 70

    Comparison of conductivities for two QC’s

  • Trieste, May 26, 2008 15

    II - The Hull as a Dynamical System

    J. Bellissard, D. Herrmann, M. Zarrouati,Hull of Aperiodic Solids and Gap Labelling Theorems,

    In Directions in Mathematical Quasicrystals, CRM Monograph Series,Volume 13, (2000), 207-259, M.B. Baake & R.V. Moody Eds., AMS Providence.

  • Trieste, May 26, 2008 16

    II.1)- Point Sets

    Equilibrium positions of atomic nuclei make up a pointset L ⊂ Rd the set of lattice sites. L may be:

    1. Discrete.

    2. Uniformly discrete: ∃r > 0 s.t. each ball of radius r containsat most one point of L.

    3. Relatively dense: ∃R > 0 s.t. each ball of radius R containsat least one points of L.

    4. A Delone set: L is uniformly discrete and relatively dense.

    5. Finite Local Complexity: L − L is discrete.

    6. Meyer set: L and L − L are Delone.

    Examples:

    1. A random Poissonian set in Rd is almost surely discrete butnot uniformly discrete nor relatively dense.

    2. Due to Coulomb repulsion and Quantum Mechanics, latticesof atoms are always uniformly discrete.

    3. Impurities in semiconductors are not relatively dense.

    4. In amorphous media L is Delone.

    5. In a quasicrystal L is Meyer.

  • Trieste, May 26, 2008 17

    II.2)- Point Measures and Tilings

    Given a tiling with finitely many tiles (modulo trans-lations), a Delone set is obtained by defining a pointin the interior of each (translation equivalence classof) tile.

    Conversely, given a Delone set, a tiling is built throughthe Voronoi cells

    V (x) = {a ∈ Rd ; |a− x| < |a− y| ,∀yL \ {x}}

    1. V (x) is an open convex polyhedron containing B(x; r) andcontained into B(x;R).

    2. Two Voronoi cells touch face-to-face.

    3. If L is FLC, then the Voronoi tiling has finitely many tilesmodulo translations.

  • Trieste, May 26, 2008 18

    - Building a Voronoi cell-

  • Trieste, May 26, 2008 19

    - A Delone set and its Voronoi Tiling-

  • Trieste, May 26, 2008 20

    II.3)- Point Measures

    M(Rd) is the set of Radon measures on Rd namelythe dual space to Cc(R

    d) (continuous functions withcompact support), endowed with the weak∗ topology.

    For L a uniformly discrete point set in Rd:

    ν := νL =∑

    y∈L

    δ(x− y) ∈M(Rd) .

    The Hull is the closure in M(Rd)

    Ω ={

    taνL; a ∈ Rd}

    ,

    where taν is the translated of ν by a.

    Results:

    1. Ω is compact and Rd acts by homeomorphisms.

    2. If ω ∈ Ω, there is a uniformly discrete point set Lωin Rd such that ω coincides with νω = ν

    Lω.

    3. If L is Delone (resp. Meyer) so are the Lω’s.

  • Trieste, May 26, 2008 21

    II.4)- Properties

    (a) Minimality

    L is repetitive if for any finite patch p there is R > 0such that each ball of radius R contains an ǫ-approxi-mant of a translated of p.

    Proposition 1 Rd acts minimaly on Ω if and onlyif L is repetitive.

    (b) Transversal

    The closed subset X = {ω ∈ Ω ; νω({0}) = 1} iscalled the canonical transversal. Let G be the sub-groupoid of Ω ⋊ Rd induced by X .

    A Delone set L has finite type if L − L is closed anddiscrete.

    (c) Cantorian Transversal

    Proposition 2 If L has finite type, then the trans-versal is completely discontinuous (Cantor).

  • Trieste, May 26, 2008 22

    III - Building Hulls

    J. Bellissard, R. Benedetti, J.-M. Gambaudo,Spaces of Tilings, Finite Telescopic Approximations and Gap-Labelling,

    Commun. Math. Phys., 261, (2006), 1-41.

  • Trieste, May 26, 2008 23

    III.1)- Examples

    1. Crystals : Ω = Rd/T ≃ Td with the quotientaction of Rd on itself. (Here T is the translationgroup leaving the lattice invariant. T is isomorphicto ZD.)

    2. Quasicrystals : Ω ≃ Tn, n > d with an irrationalaction of Rd and a completely discontinuous topol-ogy in the transverse direction to the Rd-orbits.

    3. Impurities in Si : let L be the lattices sites forSi atoms (it is a Bravais lattice). Let A be a finiteset (alphabet) indexing the types of impurities. Onesets Ω̃ = AZ

    d

    with Zd-action given by shifts. ThenΩ is the mapping torus of Ω̃.

  • Trieste, May 26, 2008 24

    dT

    - The Hull of a Periodic Lattice -

  • Tri

    este

    ,M

    ay

    26,2008

    25

    E//

    �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

    �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������E

    W

    ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ����������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ����������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ����������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ������������������������������������������������������������������������������������������

    ������������������������������������������������������������������������������������������

    ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ����������������������������������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    ��������������������������������������������������������������������������������

    − The cut−and−project construction −

  • Trieste, May 26, 2008 26

    - The Penrose tiling -

  • Trieste, May 26, 2008 27

    - Kites and Darts -

  • Trieste, May 26, 2008 28

    - Rhombi in Penrose’s tiling -

  • Trieste, May 26, 2008 29

    - The Penrose tiling -

  • Trieste, May 26, 2008 30

    - The octagonal tiling -

  • Trieste, May 26, 2008 31

    - Octagonal tiling: inflation rules -

  • Trieste, May 26, 2008 32

    1e

    e2

    e3e4

    - The transversal of the Octagonal Tiling -

    - is completely disconnected -

  • Trieste, May 26, 2008 33

    III.2)- Finite Type Tilings

    Let L be a finite type Delone set, and let T be itsVoronoi tiling. Then

    Theorem 1 The dynamical system

    (Ω,Rd,t) = lim←

    (Bn, fn)

    obtained as inverse limit of branched oriented flatmanifolds, is conjugate to the Hull of the Delone setof the tiling T by an homemorphism.

    1. A Branched Oriented Flat manifold (BOF) is afamily of colored tiles glued on their edges.

    2. As n → ∞ the tiles of Bn cover more and more ofT .

    3. BOF-submersion fn : Bn+1 7→ Bn such thatDfn = 1. Each tile in Bn+1 is tiled by tiles ofBn : fn identifies them.

    4. call Ω the projective limit of the sequence

    · · ·fn+1→ Bn+1

    fn→ Bn

    fn−1→ · · ·

    5. parallel transport of constant vector fields on Bn,generates the infinitesimal Rd-action on Ω.

  • Trieste, May 26, 2008 34

    - Vertex branching for the octagonal tiling -

  • Trieste, May 26, 2008 35

    IV - NC Brillouin Zone

    J. Bellissard, The Gap Labelling Theorems for Schrödinger’s Operators,in From Number Theory to Physics, pp. 538-630, Les Houches March 89, Springer,

    J.M. Luck, P. Moussa & M. Waldschmidt Eds., (1993).

  • Trieste, May 26, 2008 36

    IV.1)- Algebra

    Set A = C(Ω) ⋊ Rd. For any ω ∈ Ω, let πω be the leftregular representation on H = L2(Rd):

    πω(A)ψ(x) =

    Rdddy A(t−xω, y − x) ψ(y) ,

    and ψ ∈ H. If P is an Rd-invariant ergodic probabilitymeasure on Ω, let TP be the trace on A defined by (forA ∈ Cc(Ω× Rd) )

    TP(A) =

    ΩP(dω) A(ω, 0)) ,

    In much the same way, C∗(Γtr) is the C∗-algebra of

    the transversal, endowed with the induced trace T trP

    .

    Theorem 2 If L is G-periodic in Rd, with Bril-louin zone B = Rd ∗/G⊥ = G∗ then :

    1.A is isomorphic to C(B)⊗K,

    2. C∗(Γtr) is isomorphic to C(B)⊗Mn if n = |L/G|.

  • Trieste, May