近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心研究員田明亮課題組在拓?fù)浒虢饘俨牧涎芯恐腥〉眯逻M(jìn)展。研究人員通過對層狀結(jié)構(gòu)的PtBi2在40特斯拉高磁場下的量子輸運特性測量及第一性原理能帶計算研究，發(fā)現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)的PtBi2是新一類三重簡并拓?fù)浒虢饘伲嚓P(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。
拓?fù)浒虢饘俨牧暇邆淦娈惖拇泡斶\性質(zhì)（如手性負(fù)磁阻、巨磁電阻）以及極高的載流子遷移率等特點，在未來低能耗電子學(xué)器件應(yīng)用上具有重要價值，因而成為國際凝聚態(tài)物理研究的前沿和熱點研究方向之一。
據(jù)了解，以前實驗發(fā)現(xiàn)的拓?fù)浒虢饘俨牧嫌腥N，分別為狄拉克(Dirac)半金屬、外爾(Weyl)半金屬、節(jié)線(nodal-line)半金屬，且三種材料中包含的準(zhǔn)粒子均為四重或兩重簡并費米子，即在同一個能級態(tài)同時存在兩種或者四種半奇數(shù)自旋數(shù)。2017年，我國科研人員在國際上首次理論報道并實驗發(fā)現(xiàn)三重簡并費米子（該發(fā)現(xiàn)也被評為年度十大科學(xué)進(jìn)展之一），但是目前人們僅在鎢-碳型材料WC和MoP中確認(rèn)存在三重簡并費米子。因此，探索包含三重簡并費米子的拓?fù)浒虢饘俨牧希瑢μ剿骰玖Ｗ有再|(zhì)，了解電子拓?fù)湮飸B(tài)，進(jìn)而開發(fā)新型電子器件具有重要意義。
近期，田明亮課題組研究員寧偉、博士生高文帥與副研究員朱相德合作，制備了高質(zhì)量的具有三角格子特征的層狀PtBi2單晶樣品，利用穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置的水冷磁體（WM5，35T）和混合磁體（40T）對其磁輸運性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)表征研究。此外，課題組還進(jìn)一步與強磁場中心研究員郝寧以及北京應(yīng)用物理與計算數(shù)學(xué)研究所副研究員鄭法偉合作，利用第一性原理方法研究了層狀PtBi2的能帶結(jié)構(gòu)。
根據(jù)實驗與理論結(jié)果，科研人員發(fā)現(xiàn)：層狀結(jié)構(gòu)的PtBi2是新一類三重簡并拓?fù)浒虢饘伲揖哂袃纱筇攸c，一是相對于WC和MoP兩種材料，PtBi2的三重簡并點離費米面較近，可直接對應(yīng)為新奇費米子的特性。二是層狀PtBi2易于解理，在制備器件方面具有天然優(yōu)勢，這對制備小尺寸微納器件及性能的調(diào)控具有重要的應(yīng)用潛力。
該研究成果以A possible candidate for triply degenerate point fermions in trigonal layered PtBi2 為題發(fā)表于Nature Communications 9, 3249 (2018)。該工作對促進(jìn)人們認(rèn)識電子拓?fù)湮飸B(tài)，發(fā)現(xiàn)新奇物理現(xiàn)象，開發(fā)新型電子器件以及深入理解基本粒子性質(zhì)具有重要意義。
該研究工作得到國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金以及合肥大科學(xué)中心等的支持。
化學(xué)慧定制合成事業(yè)部摘錄
化學(xué)慧納米材料系列產(chǎn)品
