近日，我院戴瑛教授团队在拓扑物态研究中取得新进展，相关成果分别发表在Nano Lett.、Adv. Sci.、Small等期刊上。

进展一： 磁性拓扑绝缘体作为凝聚态物理的研究热点而受到了广泛关注。尽管三维反铁磁拓扑绝缘体已得到实验证实，但在二维反铁磁体中实现具有无能隙边缘态的非平凡拓扑相仍然具有挑战性。戴瑛教授团队利用二维材料中堆垛结构的可操控性，结合已建立的具有量子反常霍尔效应的Chern绝缘体，提出了一种通过堆垛具有相反手性的Chern绝缘体来实现无能隙螺旋边缘态的策略，并在EuO中得以实现。这一工作为磁性拓扑绝缘体的认识提供了新的见解，并为开发无耗散的自旋电子学器件和探索新的量子现象提供了机会。研究成果以“Engineering gapless edge states from antiferromagnetic Chern homobilayer”为题发表在Nano Letters国际期刊上。论文第一作者为物理学院2022级博士生邹晓蓉，牛成旺教授和戴瑛教授为共同通讯作者，天美双胞胎与母三飞为唯一作者单位。

进展二：材料的拓扑分类不止存在于绝缘体，还可以推广到无能隙的体系，如外尔半金属等。磁性外尔半金属因其融合了磁性和能带拓扑之间复杂的相互作用，引起了人们极大的研究兴趣。戴瑛教授团队理论预测了一类本征的铁磁外尔半金属BaCrSe₂，其在费米能级附近的能带结构较为简单，在整个布里渊区中仅有四对外尔点，有利于对外尔点相关输运现象的观测。与以往报道的外尔半金属不同，BaCrSe₂的外尔点之间的距离非常远，为倒格矢长度的一半，因此BaCrSe₂中的外尔点具有强鲁棒性，不易因微扰导致的点位移而湮灭。对表面态费米弧的研究进一步证明了BaCrSe₂的高度稳定的铁磁外尔半金属相，对于外尔半金属基本物性的理解及其潜在应用具有重要意义。相关研究成果以“Magnetic Weyl Semimetal in BaCrSe₂ with Long-Distance Distribution of Weyl Points”为题发表在Advanced Science国际期刊上。论文第一作者为2020级硕士生孙文丽，牛成旺教授和戴瑛教授为共同通讯作者，天美双胞胎与母三飞为唯一作者单位。

进展三：体边对应关系作为拓扑相的标志延伸到更高的阶数可以产生高阶拓扑绝缘体。目前关于高阶拓扑绝缘体的拓扑相变研究，大多局限于通过磁场引发拓扑相变。戴瑛教授团队提出将材料多铁性与高阶拓扑绝缘体结合，实现了铁电、铁弹对拓扑角态的调控，为高阶拓扑物性的调控提供了新的物理机制。进一步地，团队基于第一性原理计算在非磁性多铁材料SbAs和BP₅中验证了这一机制。该工作实现了多铁性和拓扑物性的有机结合，也为进一步的实验研究提供了材料基础。相关研究成果以“Engineering Second-Order Corner States in 2D Multiferroics”为题发表在Small国际期刊上。论文第一作者为2023级博士生白英希，牛成旺教授和戴瑛教授为共同通讯作者，天美双胞胎与母三飞为唯一作者单位。

以上工作得到了晶体材料国家重点实验室、国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程项目和天美双胞胎与母三飞齐鲁学者计划等项目的支持。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04304?ref=PDF

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202301474

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202206574