Three-dimensional (3D) topological nodal points, such as Weyl and Dirac nodes have attracted wide-spread interest across multiple disciplines and diverse material systems. Unlike nodal points that contain little structural variations, nodal lines can have numerous topological configurations in the momentum space, forming nodal rings, nodal chains and potentially nodal links and nodal knots. However, nodal lines have much less development for the lack of ideal material platforms. In condensed matter for example, nodal lines are often fragile to spin-orbit-coupling, locating off the Fermi level, coexisting with energy-degenerate trivial bands and dispersing strongly in energy of the line degeneracy. Here, overcoming all above difficulties, we theoretically predict and experimentally observe nodal chains in a metallic-mesh photonic crystal having frequency-isolated linear bandtouching rings chained across the entire Brillouin zone (BZ). These nodal chains are protected by mirror symmetries and have a frequency variation less than 1%. We used angle-resolved transmission (ART) to probe the projected bulk dispersions and performed Fourier-transformed field scan (FTFS) to map out the surface dispersions, which is a quadratic touching between two drumhead surface bands. Our results established an ideal nodal-line material for further studies of topological line-degeneracies with nontrivial connectivities, as well as the consequent wave dynamics richer than 2D Dirac and 3D Weyl materials.
Fully spin-polarized nodal chain state in half metal LiV$_2$O$_4$
节链费米子作为一种新的拓扑态，在非磁性材料中一直是研究的热点。在这里，我们通过第一性原理计算和对称性分析，提出了在半金属态的LiV $_2$ O $_4$化合物中实现完全自旋极化节链。该材料自然地示出铁磁基态，并且呈现半金属能带结构，其中仅来自自旋上通道的能带存在于费米能级附近。自旋上升带相互交叉，形成两种类型的节环。这些节环产生于能带反转，并受到滑移镜对称性的保护。值得注意的是，我们发现节环相互连接，形成链状节结构。相应地，W形表面态也是完全自旋极化的。这里确定的完全自旋极化节链还没有在现实材料中提出。建立了一个有效的模型来描述节点链的性质。讨论了电子关联、晶格应变和自旋轨道耦合对系统的影响。半金属的完全自旋极化体硅链和相关的非平凡表面态可能在自旋电子学中开辟新的应用。
Disorder- and Topology-Enhanced Fully Spin-Polarized Currents in Nodal Chain Spin-Gapless Semimetals
最近发现的高质量节链无自旋能隙半金属$M$ F $_3$（$M$ = Pd，Mn）在自旋上通道中具有超净节链，位于费米能级处，并显示出大的自旋能隙，导致100%的自旋极化输运性质。在这里，我们调查这类材料中的异常和自旋输运的内在和外在的贡献。占主导地位的内禀起源被发现完全来自有间隙的节链没有任何其他平凡带的纠缠。预测的侧跳机制是可以忽略不计的小，但固有的偏斜散射增强的固有霍尔和能斯特信号显着，导致各自的电导率的大值。我们的发现为探索磁性拓扑半金属中强反常和自旋输运性质开辟了一个新的材料平台。
Symmetry-enforced topological band crossings in orthorhombic crystals: Classification and materials discovery
我们确定了所有的自旋-轨道耦合和非自旋-轨道耦合的斜方晶体中的电子强迫带交叉，并讨论了它们的拓扑性质。我们发现，正交晶体可以主机大量不同的带简并，包括可移动的外尔和狄拉克点与沙漏色散，四倍双外尔点，外尔和狄拉克节线，几乎可移动的节线，节链，拓扑节面。有趣的是，在空间群18、36、44、45和46中的自旋轨道耦合材料可以具有在整个布里渊区中只有两个外尔点的带对。这导致费米弧的连接性更简单，并且比具有四个或更多外尔点的材料具有更明显的拓扑响应。此外，我们表明，空间群56，61和62的对称性，强制非平凡的弱$\mathbb{Z}_2$拓扑结构的材料具有强的自旋轨道耦合，导致螺旋表面状态。有了这些分类结果在手，我们进行广泛的数据库搜索正交材料结晶在相关的空间群。我们发现Sr $_2$ Bi $_3$和IrPDMATHABMN Si具有跨越费米能的带，具有对称性强制的非平凡的$\mathbb{Z}_2$不变量，CuIrB在费米能附近具有节链，Pd $_7$ Se $_4$和Ag $_2$ Se表现出四重双外尔点，即使在没有自旋轨道耦合的情况下，后一个也是如此，而AuTlSb的四重简并是由相交的节线组成的。对于这些例子中的每一个，我们计算从头算能带结构，讨论它们的拓扑结构，并在某些情况下还计算表面状态。
High-Throughput Discovery of Semimetallic Borophenes with Diverse Dirac States Via Transferable Tight-Binding Approach
School of Physics and Optoelectronics, Xiangtan University（湘潭大学物理与光电工程学院）；Hunan Provincial Key Laboratory of Computational Condensed Matter Physics and Quantum Materials Engineering（湖南省计算凝聚态物理与量子材料工程重点实验室）
Discovery of an Antiferromagnetic Topological Nodal-line Kondo Semimetal
Beijing Normal University（北京师范大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（多诺斯蒂亚国际物理中心）；University of Oxford（牛津大学）；Diamond Light Source（钻石光源）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Nanjing University（南京大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；Tsinghua University（清华大学）；MAX IV Laboratory, Lund University（隆德大学MAX IV实验室）；Stanford Synchrotron Radiation Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福同步辐射光源，SLAC国家加速器实验室）；Swiss Light Source, Paul Scherrer Institute（瑞士光源，保罗谢尔研究所）；Tokyo Institute of Technology（东京工业大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
Enhancement of transverse thermoelectric conductivity originating from stationary points in nodal line
基于最近在Co $_2$ MnGa，Fe $_3X$（$X$ =Al，Ga）和Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$中发现的大的反常能斯特效应，我们进行了第一性原理研究，以阐明这些铁磁体中横向热电电导（$α_{ij}$）增强的起源.对$α_{ij}$的本征贡献可以用费米能级附近的贝里曲率（$Ω$）来理解，并且$Ω$沿着布里渊区的节线（在没有自旋轨道耦合的情况下是无隙的）非常大。我们发现，不仅外尔点，而且在能量分散的节点线的驻点起着至关重要的作用。这些稳定点在投射到节线上的态密度中形成尖锐的峰值，清楚地识别出$α_{ij}$最显著增强的特征费米能量。我们还发现，$α_{ij}/T$打破了莫特关系，并显示出一个特殊的温度依赖性在这些能量。本文的结果表明，这些不动点将为我们设计具有大反常能斯特效应的磁体提供一个有用的指导原则。
Dissipationless transport signature of topological nodal lines
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW Dresden)（莱布尼茨固体的和材料研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群 ct.qmat）；Laboratoire de Physique des Solides (LPS Orsay)（固体物理实验室）；CNRS, Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, Université Grenoble-Alpes, Université Toulouse 3, INSA-Toulouse, EMFL（法国国家科学研究中心，强磁场国家实验室，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，图卢兹第三大学，图卢兹国立理工学院，法兰西金属联邦）
Giant transverse and longitudinal magneto-thermoelectric effect in polycrystalline nodal-line semimetal Mg3Bi2
拓扑半金属由于其独特的、非平凡的费米面电子结构拓扑，为探索新的热电现象提供了新的机会。在这项研究中，我们报告的发现，巨大的横向和纵向磁热电（MTE）效应的Mg3 Bi 2，这是预测的II型半金属的自旋轨道耦合（SOC）的情况下，在没有。在13.5 K和6 Tesla下，最大横向功率因数为2182 μWm^{-1}K^{-2}。在15 K和13 Tesla下，纵向功率因数高达3043μWm^{-1}K^{-2}，比零强度磁场高20倍，也可与最先进的MTE材料相媲美。通过补偿镁的损失，在富镁的条件下转向载流子浓度，在这项工作中获得的样品显示出一个大的线性非饱和磁电阻的940%下的14特斯拉的字段。这是一个两个数量级的增加，相对于正常的镁缺乏Mg3 Bi 2样品。使用密度泛函计算，我们属性的基本机制，没有SOC和各向异性的费米面形状与SOC的父线电子结构，突出了高载流子迁移率和开放的电子轨道在时刻空间中的重要作用。我们的工作提供了一个新的途径，通过设计费米面与特殊的拓扑电子结构的新型量子材料的高效热电材料。
磁体$/$超导混合体（MSH）有望承载涌现的拓扑超导相。一维（1D）和二维（2D）磁系统在接近s波超导体的证据显示，具有零能端态和手征边缘模式的能隙拓扑超导性。最近，有人提出过渡金属二硫属化合物4Hb $-$ TaS $_2$是一种无带隙拓扑临界点超导体（TNPSC）。然而，还没有在MSH系统中实验实现TNPSC。在这里，我们提出了发现TNPSC反铁磁（AFM）单层顶部的s波超导体。我们的计算表明，拓扑相驱动的AFM秩序，导致出现一个无隙的时间反转不变的拓扑超导态。使用低温扫描隧道显微镜，我们观察到一个低能量的边缘模式，它分离的拓扑相位从平凡的，在反铁磁岛的边界。正如计算所预测的那样，我们发现边缘模的相对光谱权重取决于边缘的原子构型。我们的结果建立了反铁磁性和超导性的组合作为一种新的路线来设计二维拓扑量子相位。
Contemporary Insights into Electronic Structure and Microscopic Transport in Nodal-Line Semimetals
International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所马格托国际研究中心）；Division of Synchrotron Radiation Research, Lund University（隆德大学同步辐射研究系）；MAX IV Laboratory, Lund University（隆德大学MAX IV实验室）；Department of Materials Science, University of Milan-Bicocca（米兰比可卡大学材料科学系）；Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR-SPIN, c/o Universitá degli Studi ”G. D’Annunzio”（加富尔国家研究委员会CNR-SPIN（安努齐奥大学））；SPIN-CNR, UOS Salerno（萨莱诺SPIN-CNR联合办公室）
Observation of spin-valley locked nodal lines in a quasi-2D altermagnet
Tsung-Dao Lee Institute and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道理论与计算研究所及物理与天文学院）；Department of Physics, The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学物理系）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院）；Institute of Fundamental and Transdisciplinary Research, and State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials, Zhejiang University（浙江大学基础跨学科研究院及硅与先进半导体材料国家重点实验室）；Collaborative Innovation Centre of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）；Shanghai Synchrotron Radiation Facility, Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海高级研究院上海同步辐射光源设施）；National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学国家同步辐射实验室）；Department of Physics, CAS Key Laboratory of Strongly Coupled Quantum Matter Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学强耦合量子物质物理中国科学院重点实验室物理系）；Zhejiang Institute of Photoelectronics（浙江光电子研究所）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing（南京先进微结构协同创新中心）；Zhangjiang Institute for Advanced Study, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学张江高等研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；New Cornerstone Science Laboratory（新基石科学实验室）
High-Throughput Discovery of Chiral Carbon-Boron Semimetals with Weyl Topology and Phonon-Mediated Superconductivity
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Wuhan Institute of Technology（武汉工程大学）；Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Hanhai Lingchao Intelligent Computing (Shanghai) Technology Services Co., Ltd.（瀚海凌潮智能计算（上海）科技有限公司）
