上海大学量子与分子结构国际中心ICQMS、材料基因组工程研究院MGI、上海市高温超导重点实验室、理学院物理系任伟课题组在拓扑量子材料的研究上取得重要进展，该成果通过量子力学第一原理计算预言了一种极性的拓扑半金属六方晶体，可以实现狄拉克费米子和外尔费米子在同一种物质中的共存。论文以“Dirac-Weyl Semimetal:Coexistence of Dirac and Weyl Fermions in Polar Hexagonal ABC Crystals”为题发表于2018年9月5日出版的《物理评论快报》(Physical Review Letters)上，并入选“编辑推荐”文章。
凝聚态固体物质中低能激发的准粒子可以用来实现类似高能物理中的粒子，其中狄拉克Dirac和外尔Weyl半金属中可以分别实现Dirac和Weyl费米子，以Na3Bi为代表的Dirac半金属和TaAs为代表的Weyl半金属已经分别得到了实验上的角分辨光电能谱ARPES的验证。由于Dirac和Weyl半金属的对称性要求不尽相同，因此Dirac和Weyl费米子在同一种固体材料中能否共存在理论上和实验上一直以来都是未知，本项工作通过量子力学第一原理计算和对称性分析证明了这两种费米子在固体材料中同时出现的可能性，并在一类极化ABC型SrHgPb 晶体中预言了Dirac和Weyl费米子的分布。该工作为未来的自旋电子学和量子计算在拓扑材料实现上提供了新的可能。
该工作由上海大学任伟教授（通讯作者）和美国宾夕法尼亚大学化学系Andrew Rappe教授、宾夕法尼亚大学物理系C. L. Kane和E. J. Mele课题组合作完成，上海大学为第一单位，上海大学物理系博士生高恒同学为论文第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、国家科技部青年973项目、国家留学基金委、上海市教委和科委的支持。
任伟课题组：http://renwei.shu.edu.cn
上海大学量子与分子结构国际中心ICQMS：http://icqms.shu.edu.cn
上海大学材料基因组工程研究院MGI：http://www.mgi.shu.edu.cn
（a）P63mc空间群中SrHgPb的晶体结构。绿色，黑色和灰色球体分别表示Sr，Pb和Hg原子；
（b）SrHgPb在（110）面上的电子局域化现象；
（c）第一个布里渊区及其在（001）面上的投影。
（a）沿动量空间的高对称线的带结构；
（b）以对数标度log10 （Ecb-Evb）表示导带和价带之间能量差的彩色图，其中W+和W-表示Weyl点；
（c）沿Γ- W+ -K的能带结构；
（d）费米表面在kz =0平面，对应于（c）中红色，黑色和蓝色线的Ef能级。两个绿点表示Weyl点。
（a）狄拉克点（黑点）和Weyl点（蓝点和红点）在布里渊区的分布；
（b）kz=0平面上的面内Berry曲率，包括六对Weyl点。箭头表示面内Berry曲率的方向；
（c）（001）面的表面带结构；
（d）在E-Ef =0.25 eV的表面态密度由（c）中的绿线表示。红色和蓝色点表明了具有1和-1 Chern数（Chern numbers）的体块Weyl点的投影点。
（a）关于HgPb层屈曲距离d的相对能量，低于该屈曲距离d，显示出了由于屈曲d引起的拓扑相变，以及Weyl点的手性特征；
（b）Weyl点的位置演变路径展示了各种屈曲d。
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.106404
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编辑：冯元会
审核：颜学俊
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