中國科學(xué)院科學(xué)家團(tuán)隊(duì)——合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心研究員張昌錦、皮靂課題組合作，在磁性拓?fù)浒虢饘俨牧涎芯糠矫嫒〉眯逻M(jìn)展。研究人員通過強(qiáng)磁場下的磁性、輸運(yùn)測量以及第一性原理計算，對NdSb、DySb等鑭系金屬銻化物磁性體系進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了磁性拓?fù)浒虢饘賾B(tài)。

拓?fù)浒虢饘偈且活愋滦偷耐負(fù)洳牧希哂蓄愃朴诨玖Ｗ拥牡湍芗ぐl(fā)態(tài)，在科學(xué)認(rèn)知與實(shí)際應(yīng)用方面具有重大意義。其中，狄拉克半金屬的狄拉克點(diǎn)兼具晶體對稱性與時間反演對稱性，被稱為“三維石墨烯”。如果晶體對稱性或時間反演對稱性破缺，狄拉克點(diǎn)變?yōu)橐粚ν鉅桙c(diǎn)，形成外爾半金屬。晶體對稱性破缺的外爾半金屬已經(jīng)在TaAs、WTe2等體系中發(fā)現(xiàn)，而時間反演對稱性破缺的外爾半金屬則長期未被發(fā)現(xiàn)。主要原因在于角分辨光電子能譜在研究磁性材料時有很大局限，不能提供磁有序態(tài)下的明確電子結(jié)構(gòu)。理論上預(yù)測可能存在磁性拓?fù)浒虢饘賾B(tài)的體系包括鑭系金屬銻化物、鉍化物，以及GdPtBi、Mn3Sn等。

在該工作中，研究人員利用強(qiáng)磁場下的磁性與輸運(yùn)測量，研究了NdSb、DySb等材料的磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，分析了不同磁結(jié)構(gòu)下電子輸運(yùn)的基本信息與載流子特性，結(jié)合第一性原理能帶計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)NdSb的反鐵磁態(tài)是狄拉克半金屬態(tài)，DySb的鐵磁態(tài)是外爾半金屬態(tài)。尤其是，在NdSb上觀測到的手性反常導(dǎo)致的負(fù)磁阻現(xiàn)象，為拓?fù)浒虢饘賾B(tài)的存在提供了堅(jiān)實(shí)證據(jù)。而NdSb、DySb也以其可調(diào)控的磁結(jié)構(gòu)為研究磁性與拓?fù)涞年P(guān)聯(lián)提供了理想的載體。

該系列工作的輸運(yùn)測量是在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置的一號水冷磁體WM1與混合磁體上進(jìn)行的，磁性測量是在二號水冷磁體WM2的磁性測量系統(tǒng)（VSM）上進(jìn)行的。

該工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等的支持，主要完成人為研究生王永建、梁丹丹，相關(guān)研究發(fā)表在Physical Review B、APL Materials上。

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NdSb的高場磁化率、磁阻測量（上圖）與負(fù)磁阻測量（下圖）（上左圖WM2提供最高場25T，上右圖WM1提供最高場38T）

DySb的高場磁阻測量與能帶計算結(jié)果（上左混合磁體提供最高場38.7T）

（來源：中國科學(xué)院）