（通讯员 王俊峰）继前不久在《物理评论快报》（Physical Review Letters）和《先进材料》（Advanced Materials）上发文后，国家脉冲强磁场科学中心在拓扑狄拉克半金属领域取得多项研究进展，成果在近期的《自然·通讯》（Nature Communications）、《物理评论X》（Physical Review X）等国际顶级刊物上相继发表。
拓扑狄拉克半金属是一种全新的拓扑量子材料，其体电子形成三维狄拉克锥结构，类似于“三维的石墨烯”。在强磁场作用和驱动下，拓扑狄拉克半金属呈现出一系列新奇的量子态和物理现象，如外尔费米子（也称为幽灵粒子）、拓扑绝缘体、拓扑超导体等。有报道表明，这种新材料极有可能在未来的量子计算机等领域有重要的应用前景。因此，拓扑狄拉克半金属成为近年来物理学领域的国际前沿热点。
最近北京大学量子材料中心王健研究组与国家脉冲强磁场科学中心王俊峰研究员合作，通过低温强磁场下角度依赖的电输运实验勾画出三维狄拉克半金属Cd3As2单晶的全费米面信息。实验表明Cd3As2在[112]和[44-1]晶列方向有单周期的磁电阻SdH量子振荡，在[1-10]晶列方向则出现双周期的SdH振荡；进一步转角度的磁电阻振荡数据分析揭示出Cd3As2单晶费米面是由两个嵌套在一起的椭球组成。此外，Cd3As2的量子极限特性和Zeeman劈裂行为在最高到60特斯拉的强磁场实验中被观测到。相关工作于2015年9月16日发表在Physical Review X 5, 031037 (2015)上，文章将60特斯拉的强磁场典型数据作为了“accompanying key image”展示。
几乎同时，复旦大学物理系修发贤研究组与国家脉冲强磁场科学中心夏正才教授合作，系统研究了Cd3As2单晶在强磁场下的朗道能级劈裂行为，以及Berry相与磁场角度的演变关系。该研究表明，磁场导致的对称破缺在三维狄拉克半金属性质中发挥着重要作用，同时强磁场实验条件已经成为一种探索外尔费米子的有效途径。相应合作成果在Nature Communications 6, 7779 (2015)上发表，论文题目为《Landau Level Splitting in Cd3As2under High Magnetic Fields》。
此外，王俊峰研究员、夏正才教授还与北京大学量子材料中心贾爽研究组、中国科技大学吴涛研究组开展了卓有成效的合作，利用强磁场实验条件研究了TaAs，TaP，SmB6等拓扑狄拉克半金属材料，初步研究成果于近期分别发表在Physical Review B 92, 041203(R) (2015)（编辑推荐），Physical Review B 91，205133 (2015)上。
国家脉冲强磁场科学中心在装置建设完成以后开展了大量的开放运行工作，取得了一批重要的科学研究成果，连续发表了多篇包括Physical Review Letters，Nature子刊在内的高水平研究论文，研究领域覆盖凝聚态物理、材料物理、光电子与微电子学、生物、化学等科学前沿领域，目前已成为一个面向国内外开放的大型公共基础科学研究平台。
强磁场典型实验数据
左图：三维狄拉克半金属Cd3As2单晶在4.2K，60T脉冲强磁场下的量子振荡与Zeeman劈裂 [Physical Review X 5, 031037 (2015) ]；右图：Cd3As2单晶变温强磁场磁阻行为[Nature Communications 6, 7779 (2015)]
