編者按：
6月24日，全國科技大會、國家科學技術獎勵大會、兩院院士大會在京召開。中國科學院實體研究所方忠研究員等完成的“拓撲電子材料計算預測”獲得國家自然科學獎一等獎。我們特邀請獲獎團隊對該成果進行解讀。
拓撲電子态是一大類新的量子物态
它的發現與研究對實體學的發展産生了深遠影響
是目前凝聚态實體研究的重要科學目标
在拓撲電子态研究中
一系列典型的拓撲電子材料
都是先有計算預測
再有實驗驗證的
這不僅拓展了拓撲物态分類
開辟了新的研究方向
而且展示了“計算驅動實驗”
這一研究範式的重要作用
▲從左向右分别是普通金屬、狄拉克半金屬、外爾半金屬的能帶和手性外爾點在費米面中的分布情況。
2010年，團隊通過計算
提出了實作量子反常霍爾效應的材料體系和具體方案
國際上多個實驗組根據該方案
精确地在計算預測的材料體系中
觀測到量子反常霍爾效應
證明了理論預言
▲Cr或 Fe摻雜 Bi₂Se₃族拓撲絕緣體薄膜可實作量子反常霍爾效應絕緣體
2012-2015年，團隊計算預測成功發現了
首個狄拉克半金屬和首個外爾半金屬
進而首次在晶體材料中實作了
“手性”電子态——外爾費米子
“固體中發現外爾費米子”成果
被國際期刊《實體評論》
列為125年來發表的最重要的49項工作之一
是唯一來自于中國的工作
▲外爾半金屬 TaAs 的晶體結構、外爾點的分布，該項國内工作入選美國實體學會紀念《實體評論》創刊 125 周年紀念文集
該系列成果引領并推動了
近年來拓撲電子态研究領域的跨越式發展
提出并實作了
判别材料拓撲性質的普适計算方法
▲利用微分幾何中環路積分的方法，得到全新的拓撲數圖解計算方案。a. 纏繞數等于0，表明系統拓撲平庸；b. 纏繞數等于1，表明系統拓撲非平庸。
該方法避免了電子波函數規範選取的困難
且不受材料對稱性的限制
成為計算判定材料拓撲類别的主要方法
被國際學術界廣泛使用
使得大陸在該研究領域站在了國際最前沿
責任編輯：宋同舟