调控电⼦的多种量⼦⾃由度，例如⾃旋、⾕、轨道、旋度等是构筑新型功能器件的物理基础。拥有⾃旋轨道锁定拓扑表⾯态的拓扑量⼦材料是⼀个研究调控拓扑保护量⼦态多⾃由度的理想材料体系。⼆维的拓扑表⾯态在强磁场下将会发⽣朗道量⼦化现象，利⽤朗道能级谱学，可以精细测量拓扑表⾯态量⼦⾃由度的变化，从⽽进⼀步调控量⼦⾃由度。近年来研究⼈员发现，过渡⾦属硫属化合物（TMDs）是⼀个含有丰富拓扑物性的体系。
例如，TMDs材料NiTe2和PdTe2具有双拓扑性质，它们既有⼀个第⼆类狄拉克锥，⼜有拓扑表⾯态。因此TMDs提供了⼀个调控拓扑保护量⼦态⾃由度的理想平台。然⽽，基于TMDs的多量⼦⾃由度的调控，尚未实现。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼⾼鸿钧研究团队⻓期致⼒于探索新型低维层状材料的原⼦级精准构筑与新奇量⼦态的调控。
该团队的陈辉副研究员等利⽤极低温强磁场扫描隧道显微镜，在三分之⼀氢化⽯墨烯精准构筑（Adv. Mater. 30, 1801838 (2018)）、⽯墨烯“折纸术”（Science 365, 1036 (2019)、磁性外尔半⾦属⾃旋轨道极化⼦（Nat. Commun. 11, 5613 (2021)）、“笼⽬”超导体配对密度波（Nature 599, 222 (2021) 等研究⽅向上取得了重要进展。
最近，⾼鸿钧院⼠带领的团队研究了TMD拓扑半⾦属材料NiTe2在应⼒调控下的多重朗道量⼦化现象。杨海涛研究员和博⼠⽣冼国裕⽣⻓了⾼质量的NiTe2单晶。陈辉副研究员和博⼠⽣⻩⼦豪等利⽤极低温强磁场扫描隧道显微镜/谱对NiTe2单晶表⾯进⾏了系统研究。他们发现，强磁场下在没有应⼒的表⾯区域，NiTe2的⾃旋极化拓扑表⾯态发⽣朗道量⼦化，产⽣⼀套清晰的朗道能级。
在有应⼒的区域，他们观测到朗道能级发⽣劈裂，出现多套朗道能级。通过分析发现，在单轴应（uniaxial strain）的NiTe2表⾯区域，存在两套朗道能级；更进⼀步，他们发现在剪切应⼒（shear strain）的NiTe2表⾯区域，存在三套朗道能级。朗道能级的劈裂预示着NiTe2拓扑表⾯态的⾕⾃由度受表⾯应⼒的调控。
为了进⼀步探究应⼒调控拓扑表⾯态⾕⾃由度的原理，刘邦贵研究员和肖湘波博⼠进⾏了第⼀性原理计算。结果表明，NiTe2单晶中应⼒破坏了晶格旋转对称性，导致拓扑表⾯态的⾕简并被打破。拓扑表⾯态的⾕分⽀不再简并，从⽽朗道量⼦化衍⽣出多套朗道能级。其中，单轴应⼒将会部分打破NiTe2晶格的三重对称性，导致拓扑表⾯态⾕简并被部分打破，产⽣两套能级。
剪切应⼒则将完全打破三重对称性，导致拓扑表⾯态⾕简并被完全打破，产⽣三套朗道能级。该⼯作是实验上⾸次观测到TMDs材料应⼒调控的拓扑表⾯态⾕极化及其多套朗道量⼦化。有望在⾕电⼦学、旋度极化器件和约瑟夫森⼆极管效应器件领域发挥重要作⽤。应⼒调控多⾃由度的⽅式可以拓展到其它拥有类似丰富拓扑物性的TMDs材料，实现新奇量⼦态的调控。
相关论⽂以Tuning multiple Landau Quantization in Transition-Metal Dichalcogenide with Strain为题发表在Nano Letters 23, 3274 (2023)上。中科院物理所博⼠⽣⻩⼦豪、冼国裕和博⼠后肖湘波博⼠为⽂章的共同第⼀作者，陈辉、杨海涛和刘邦贵为通讯作者。
该⼯作得到国家⾃然科学基⾦（61888102，52022105，11974393）、科技部（2018YFA0305800，2019YFA0308500）、中国科学院（XDB33030100，XDB30000000，YSBR-003，ZDBS-SSW-WHC001）的⽀持。