'拓撲半金屬' 是不同於 '拓撲絕緣體' 的一類全新拓撲電子態, 具備奇異的磁輸運性質 (如手性負磁阻, 巨磁電阻) , 以及極高的載流子遷移率等, 是目前量子材料領域研究的熱點和前沿. 根據能帶的結構特點, 拓撲半金屬可以分為拓撲狄拉克半金屬, 外爾半金屬和 '節線' (Node-Line) 半金屬等. 在拓撲節線半金屬中, 能帶的交叉點在晶格動量空間形成連續的閉合曲線. 在這種表面平帶 (flat band) 中引入電子關聯效應或超導配對, 將有望實現分數拓撲態或高轉變溫度超導等新物態.
田明亮課題組研究員寧偉, 博士生安琳琳, 張紅偉等, 利用水冷磁體33T穩態場對層狀化合物Nb3SiTe6在強磁場下的量子輸運特性進行了研究. 理論計算認為這種化合物可能是一種新的節線半金屬. 研究人員通過解理Nb3SiTe6單晶獲得不同厚度的Nb3SiTe6納米片, 並對納米片的磁電阻行為和霍爾電阻進行了仔細測量. 研究表明, Nb3SiTe6納米片的輸運過程主要是空穴主導的, 其遷移率隨著納米片變薄而減小. 而磁電阻測量發現, Nb3SiTe6納米片在較高磁場下表現出線性磁電阻, 在磁場高達33T時依然沒有飽和的跡象, 同時在高場下 (﹥20T) 出現量子振蕩行為. 通過不同磁場角度下的量子振蕩結果發現, Nb3SiTe6的費米面具有二維特徵, 且樣品中的電子具有非平庸的貝裡位相 (Berry phase) . 這些實驗結果首次給出了Nb3SiTe6是拓撲保護的半金屬材料的實驗證據.
該研究成果以Magnetoresistance and Shubnikov–de Haas oscillations in layered Nb3SiTe6 thin flakes 為題發表在《美國物理評論》雜誌上 [Phys. Rev. B 97, 235113 (2018)]. 該研究工作得到了國家重點研發計劃項目, 國家自然科學基金以及合肥大科學中心等的支援.