國家脈沖強磁場科學中心獲多項研究進展

近期，設在華中科技大學的國家脈沖強磁場科學中心在拓撲狄拉克半金屬領域取得多項研究進展，成果在《自然?通訊》（Nature Communications）、《物理評論X》（Physical Review X）等國際頂級刊物上相繼發表。

拓撲狄拉克半金屬是一種全新的拓撲量子材料，其體電子形成三維狄拉克錐結構，類似于“三維的石墨烯”。在強磁場作用和驅動下，拓撲狄拉克半金屬呈現出一系列新奇的量子態和物理現象，如外爾費米子（也稱為幽靈粒子）、拓撲絕緣體、拓撲超導體等。有報道表明，這種新材料極有可能在未來的量子計算機等領域有重要的應用前景。因此，拓撲狄拉克半金屬成為近年來物理學領域的國際前沿熱點。

北京大學量子材料中心王健研究組與國家脈沖強磁場科學中心王俊峰研究員合作，通過低溫強磁場下角度依賴的電輸運實驗勾畫出三維狄拉克半金屬Cd3As2單晶的全費米面信息。實驗表明Cd3As2在[112]和[44-1]晶列方向有單周期的磁電阻SdH量子振蕩，在[1-10]晶列方向則出現雙周期的SdH振蕩；進一步轉角度的磁電阻振蕩數據分析揭示出Cd3As2單晶費米面是由兩個嵌套在一起的橢球組成。此外，Cd3As2的量子極限特性和Zeeman劈裂行為在最高到60特斯拉的強磁場實驗中被觀測到。9月16日，相關工作發表在《物理評論X》上，論文題目為《高遷移率三維狄拉克半金屬Cd3As2各向異性費米面和量子極限輸運研究》（Anisotropic Fermi Surface and Quantum Limit Transport in High Mobility Three-Dimensional Dirac Semimetal Cd3As2）。論文中，60特斯拉的強磁場典型數據被作為期刊主頁的關鍵圖片（accompanyingkey image）展示。