外尔费米子作为一类基本粒子，1929年被理论预言，一直没有得到实验证实。近年来，在凝聚态物理领域，拓扑能带理论的快速发展为观测外尔费米子提供了新的思路和途径。在某些时间或空间反演对称性破缺的凝聚态物质中，低能电子的激发可以实现外尔费米子，这类材料体系被称为外尔半金属。
TaAs家族是首个被实验验证的外尔半金属，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）的研究团队在此过程中做出了开创性的贡献，系列性研究成果受到国内外同行和媒体的广泛关注。最近，物理所丁洪研究小组的博士生吕佰晴和副研究员钱天，方忠、戴希研究小组的副研究员翁红明和博士生宋志达、聂思敏，陈根富研究小组及他们在瑞士光源的合作者在这个领域再次取得突破。
他们对陈根富小组生长的TaAs单晶样品进行了高精度自旋分辨角分辨光电子能谱（SARPES）测量，证实了表面态费米弧具有自旋极化。解析出的自旋－动量关系满足镜面和时间反演对称性，与翁红明等人的计算结果完全吻合，给出TaAs外尔半金属态拓扑非平庸属性的直接实验证据，也间接证明体内外尔节点的“磁单极”属性。运用观测的自旋－动量关系，结合理论分析，可以确定外尔锥的手性。
这是国际上首个关于外尔半金属表面态费米弧自旋结构的实验工作。该项论文于11月16日在Physical Review Letters上在线发表。这些工作得到了科技部“973”项目、国家自然科学基金委和中科院先导B项目的支持。