狄拉克半金属中的量子输运——手性反常效应与阿哈罗诺夫—玻姆效应

近年来，物理学家发现了一类非常奇特的拓扑材料(如Cd₃As₂，Na₃Bi 等)，它们的电子能带结构在动量空间的三维方向都具有线性色散关系，因此被称为三维狄拉克半金属，或者“三维石墨烯”材料。因其特殊的能带结构，以及在量子计算方面的可能应用，此类材料迅速成为凝聚态物理领域的研究热点之一。包括我国科学家在内的多个研究组在狄拉克半金属领域做出了突破性贡献。中国科学院物理研究所翁红明等人在理论上预言了具有旋转对称性保护的Na₃Bi 和Cd₃As₂为三维狄拉克半金属。英国牛津大学的Y. L. Chen 等人通过角分辨光电子能谱(ARPES)观察到了动量空间中的三维狄拉克锥的线性色散关系，从实验上证实了翁红明等人的理论预言。美国普林斯顿大学物理系M. Z. Hasan组及中国科学院物理研究所周兴江组通过ARPES实验分别观察到了狄拉克半金属拓扑表面态。