国家脉冲强磁场科学中心获多项研究进展

科学网络新闻(记者王笑笑)近日，位于华中科技大学的国家脉冲强磁场科学中心在拓扑狄拉克半金属方面取得了一些研究进展。研究结果已连续发表在*国际期刊上，如《自然通讯》和《物理评论十》

拓扑狄拉克半金属是一种全新的拓扑量子材料。它的体电子形成一个三维狄拉克锥结构，类似于“三维石墨烯”。在强磁场的作用和驱动下，拓扑狄拉克半金属呈现出一系列新的量子态和物理现象，如外费米子(也称为鬼粒子)、拓扑绝缘体、拓扑超导体等。有报道表明，这种新材料很可能在未来量子计算机等领域有重要的应用前景。因此，拓扑狄拉克半金属近年来成为物理领域的国际热点。

来自北京大学量子材料中心的王建研究团队和来自国家脉冲强磁场科学中心的王俊峰研究员合作，通过低温强磁场下的角度相关电输运实验，获得了三维狄拉克半金属镉单晶的完整费米表面信息。实验表明，Cd3As2在[112]和[44-1]晶列方向具有单周期SdH量子振荡，在[1-10]晶列方向具有双周期SdH振荡。磁电阻振荡数据的进一步角度分析表明，Cd3As2单晶费米表面由两个嵌套在一起的椭圆体组成。此外，在高达60特斯拉的强磁场实验中观察到了Cd3As2的量子极限特性和塞曼分裂行为。9月16日，相关工作发表在《物理评论十》上。论文的主题是“高迁移率三维狄拉克半金属Cd3As2的各向异性费米表面和量子极限输运”。本文将60特斯拉强磁场的典型数据作为期刊主页的关键图像进行展示。

复旦大学物理系修发线研究组与国家脉冲强磁场科学中心夏教授合作，系统研究了高磁场下Cd3As2单晶的朗道分裂行为以及贝里相与磁场角的演化关系。研究表明，磁场引起的对称性破缺对三维狄拉克半金属的性质有重要影响，强磁场的实验条件已成为探索外费米子的有效途径。相应的合作结果发表在7月13日的《自然通讯》上，题目是“强磁场下Cd3As2的朗道能级分裂”。

此外，王俊峰研究员和夏教授还与北京大学量子材料中心贾双研究组和中国科技大学研究组合作，在强磁场实验条件下研究拓扑狄拉克半金属材料，如TaAs、TaP和SmB6。初步研究结果分别于7月20日和5月26日发表在《物理评论B》上。论文的题目是“TaP和NbP的变温巨磁电阻研究”(钽和铌单硅化物在扩展温度范围内的大磁电阻)。近藤绝缘子SmB6表面状态的证据和磁场相关绝缘相变的研究

国家脉冲强磁场科学中心在装置建设完成后，开展了大量的开放作业，取得了一批重要的科研成果。先后发表了《物理评论快报》和《自然》等多篇高水平研究论文。其研究领域涵盖凝聚态物理、材料物理、光电子和微电子、生物、化学和其他科学的前沿领域。现已成为国内外开放的大型公共基础科学研究平台。