5月10日，《自然·通讯》（Nature Communications）正式刊发了题为“外尔半金属砷化铌中的手性朗道能级与拓扑准粒子”（Chiral Landau levels in Weyl semimetal NbAs with multiple topological carriers）的论文。该成果是国家脉冲强磁场科学中心用户复旦大学修发贤教授团队在外尔半金属手性反常研究上取得的最新进展。复旦大学修发贤教授、晏湖根教授为共同通讯作者，中心夏正才教授及博士生张晓星、尚翠参与相关工作。

近年来，外尔半金属作为一种新型拓扑半金属获得了广泛的关注。手性反常是外尔半金属中最奇特的性质之一，手性磁效应的根本机制在理论上被认为是磁场下产生的手性朗道能级所导致的。然而，尽管输运上的负磁阻被广泛报道，作为外尔半金属的重要特征，这一类特殊朗道能级却始终没有被实验直接观察到。其难度在于苛刻的实验条件和合适的材料体系：既要找到一种能在强磁场下观察朗道能级的手段，又要获得常高质量且低费米面的晶体。

近日，修发贤教授团队利用强磁场红外光谱，同时结合磁场输运、光谱学、能带计算和其他样品表征手段，对外尔半金属砷化铌开展了系统而深入的研究，首次在砷化铌中探测到手性朗道能级。研究表明，与所有已知的朗道能级的光学跃迁发生在零动量点不同，外尔半金属砷化铌中观测到的朗道能级的光学跃迁来自于非零动量处，并且跃迁频率随费米面的不同也表现出强烈的变化。磁光谱中的诸多证据也清楚地证明了砷化铌中存在着独特的手性朗道能级。该研究为外尔半金属中的手性磁效应提供了坚实的基础，也为区分手性磁效应和其他非本征效应提供了有力的判断依据，将在光学方面有广泛的应用，还进一步拓展了外尔半金属的器件应用前景。

作为国家脉冲强磁场科学中心用户，复旦大学修发贤教授团队在强磁场输运测量方面得到中心夏正才教授的有力支持，通过60 T脉冲强磁场和低温极端实验条件，驱使系统进入量子极限，从而为手性朗道能级的观测提供了实验保障。

该研究得到了复旦大学物理系、应用表面物理国家重点实验室、国家计划、国家重点研发计划、基金委优秀青年基金和面上项目的大力支持。

新闻来源：http://news.fudan.edu.cn/2018/0510/45789.html

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-04080-4