交叉石墨烯结构中的外尔费米子

湘潭大学陈元平教授和谢月娥副教授在一种新型碳材料中发现了外尔费米子。外尔费米子是一种无质量具有左旋或右旋两种不同“手性”的电子，通常被认为只存在于具有强自旋轨道耦合的重金属复合材料中。陈元平教授和谢月娥副教授以及他们的合作者在一种由石墨烯交叉连接而成的三维碳泡沫结构中发现了由外尔点连接成的外尔环，然后通过破坏结构的中心反演对称，发现了四个两两成对的独立外尔点和表面上的费米弧。

左图是模型及电子轨道分布图，右图是外尔环的示意图

作者通过基于密度泛函理论的计算说明了该碳泡沫结构的稳定性、外尔环和表面费米弧的位置，然后用紧束缚模型说明了拓扑性质的物理起源。由于碳材料中的自旋轨道耦合非常弱，甚至可以忽略，因此该研究拓展了人们对外尔半金属的认识。另外，该碳材料是一种多孔泡沫结构，在化学催化、能量存储以及气体吸附等方面也有重要的应用价值，而且还可能是一种超导材料，在电子学领域有重要的应用前景。

http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02978