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京学院化学大学量子材料科学中心博士研究生刘艺苑、贾爽副院长与合作者发觉狄拉克半金属VAl3中的拓扑电子可以不受较大的物理成份变化的影响。该项工作于2020年6月18日在线发表于学术刊物《美国科大学院刊》上。
拓扑半金属中存在着拓扑电子，它们能形成许多新的数学现象，是当前汇聚态化学研究的热点。但是，半金属中的拓扑电子很容易遭到外部环境或物理成份微小变化的影响，造成其偏离费米基态。这些脆弱的状态限制了许多材料在未来的潜在应用。
图一：在VAl3中，V-Al间的物理键对其中的拓扑电子具有保护作用。该物理键的破裂造成一个拓扑相变。
日前，上海学院化学大学量子材料科学中心博士研究生刘艺苑、贾爽副院长与合作者发觉狄拉克半金属VAl3中的拓扑电子可以不受较大的物理成份变化的影响。研究发觉化学键断裂，当VAl3中大量的V原子被Ti代替时，其晶格常数发生了很大变化，但是热学性质保持不变，说明其中的狄拉克电子具有高度的鲁棒性。直至超过35%的V原子被替代后，这些狄拉克半金属才转变为拓扑乏味的金属。结合热学检测、晶体结构剖析、能带结构估算和分子轨道剖析化学键断裂，刘同事发觉这一转变是由共价的V-Al键破裂控制的。换句话说，VAl3中的狄拉克电子遭到了分子轨道为其“重心”的V-Al键的保护，因而具有鲁棒性。
图二：左图所示V1-在x=0.35时由n-型狄拉克半金属变为p-型拓扑乏味金属。下图所示这一物理键破裂造成的拓扑相变伴随着较大的晶体结构和形貌的变化。
了解晶体结构与电子性质之间的关系对于设计新型量子材料至关重要。本篇文章提出了通过控制物理键操纵拓扑电子的有效方式，对于找寻新的拓扑材料有重要意义。
该项工作于2020年6月18日在线发表于学术刊物《美国科大学院刊》上。成都学院贾爽副院长是本文的通信作者，博士生刘艺苑为第一作者。这一工作的主要合作者还包括英国路易斯安娜州立学院的谢伟微院士、中国大陆成功学院的张泰榕院长等人。该工作得到了国家自然科学基金，国家重点研制计划，中科院卓越创新中心，量子物质科学协同创新中心，上海量子研究院等支持。
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