最近十幾年，能帶的拓?fù)淅碚摪l(fā)展迅速。目前，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)，比如狄拉克錐（Dirac cone）、外爾錐（Weyl cone）以及狄拉克/外爾節(jié)線（Dirac/Weyl nodal line）。這類拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)會帶來奇特的物理現(xiàn)象，比如手性反常、超大磁阻等。然而，除了石墨烯早已被證實擁有二維狄拉克錐之外，這類奇特的拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)在二維材料中非常罕見。我們知道，二維材料在納米微電子器件中具有巨大的應(yīng)用價值，因此在二維材料中實現(xiàn)拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)具有重要的現(xiàn)實意義。中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心特聘研究員馮寶杰、研究員陳嵐和吳克輝長期從事二維材料的生長及物性表征，最近幾年在實驗探索二維拓?fù)洳牧戏矫嫒〉孟盗羞M(jìn)展。比如，他們先后在硅烯和硼烯中發(fā)現(xiàn)了類似于石墨烯中的二維狄拉克錐，隨后他們首次在單層Cu₂Si中發(fā)現(xiàn)了二維狄拉克節(jié)線。

　　然而，前面提到的幾種二維拓?fù)洳牧隙际欠谴判缘模茈y直接應(yīng)用于自旋電子學(xué)器件中。因此，人們有必要在磁性材料中探索拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)。2017年，人們首次在實驗上獲得了二維鐵磁材料（CrI₃, Cr₂Ge₂Te₆），引發(fā)了該領(lǐng)域的研究熱潮。但是，實現(xiàn)拓?fù)湫缘亩S鐵磁材料仍然比較困難。

　　最近，馮寶杰、陳嵐、吳克輝與北京理工大學(xué)教授姚裕貴以及日本廣島大學(xué)教授島田賢也合作，利用同步輻射角分辨光電子能譜（ARPES）并結(jié)合理論計算在一種單原子層的鐵磁材料GdAg₂（T_c≈85 K）中，發(fā)現(xiàn)了自旋極化的外爾節(jié)線。通過深入的分析，他們發(fā)現(xiàn)這些外爾節(jié)線受到晶體對稱性的保護(hù)，因此具有很好的穩(wěn)定性。另外，單層GdAg₂中的某些外爾節(jié)線會隨著磁化方向的不同而選擇性地打開能隙。

　　這項工作近期發(fā)表在《物理評論快報》（Phys. Rev. Lett. 123, 116401 (2019)）上。該工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部和中科院B類先導(dǎo)專項等的資助。

　　圖1：單層GdAg₂的計算結(jié)果（不考慮襯底）。

　　圖2：樣品制備及ARPES測量結(jié)果。

　　圖3：ARPES測量結(jié)果：證實GdAg₂中存在外爾節(jié)線。