第一性原理计算和固体能带理论在拓扑材料的预言方面发挥了重要的作用。经过十多年的发展，基于对称性表示的拓扑能带理论也取得了重要进展，包括对称性指标理论和对称性指标理论和拓扑量子化学理论，它们的理论基础都是晶体中的布洛赫电子态可以由空间群的不可约表示来标记。
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心王志俊特聘研究员、翁红明研究员和刘淼研究员指导博士生高嘉成，钱玉婷和贾华显，运用拓扑量子化学理论，通过高通量搜索找到423个“非常规”材料。这类材料的典型特征就是电子分布的轨道中心不在原子上，导致其表面、边、角上会存在比较自由的“活跃”电子态。
所谓常规材料是电子占据原子的局域轨道，也就是在形成化合物的过程中，电子可以由一个原子转移到另外一个原子，但始终被原子核紧密束缚。我们定义的非常规材料，其电子占据的实空间轨道中心在空位上（离域电子），不受（单一）原子核束缚。
该项研究为探索具有应用前景的各类功能材料提供了新的思路。相关成果以“Unconventional Materials: the mismatch between electronic charge centers and atomic positions”为标题已在线发表在《Science Bulletin》上。