6⽉24⽇,全国科技⼤会、国家科学技术奖励⼤会、两院院⼠⼤会在京召开。中国科学院物理研究所⽅忠研究员等完成的“拓扑电⼦材料计算预测”获得国家⾃然科学奖⼀等奖。拓扑电⼦态是⼀⼤类新的量⼦物态,它的发现与研究对物理学的发展产⽣了深远影响,是当前凝聚态物理研究的重要科学⽬标。
在拓扑电⼦态研究中,⼀系列典型的拓扑电⼦材料都是先有计算预测再有实验验证的,这不仅拓展了拓扑物态分类,开辟了新的研究⽅向,⽽且展示了“计算驱动实验”这⼀研究范式的重要作⽤。2010年,团队通过计算提出了实现量⼦反常霍尔效应的材料体系和具体⽅案,国际上多个实验组根据该⽅案精确地在计算预测的材料体系中观测到量⼦反常霍尔效应,证实了理论预⾔。
2012-2015年,团队计算预测成功发现了⾸个狄拉克半⾦属和⾸个外尔半⾦属,从⽽⾸次在晶体材料中实现了“⼿性”电⼦态——外尔费⽶⼦。该系列成果引领并推动了近年来拓扑电⼦态研究领域的跨越式发展,提出并实现了判别材料拓扑性质的普适计算⽅法,使得我国在该研究领域站在了国际最前沿。