第一作者：Zhicheng Rao, Hang Li,Tiantian Zhang, Shangjie Tian
通訊作者：Yujie Sun, Tian Qian、Hechang Lei
通訊單位：中科院物理所/北京凝聚態物理國家實驗室、中國人民大學
研究亮點：
1. 實驗證實近百年理論預測，發現非常規手性費米子！
2. 在手性費米子中發現極長費米弧。
手性，指一個物體的幾何形貌不能與其鏡像相重合的現象。自然界中，手性現象普遍存在于分子、晶體、星系以及生命體中。在量子場論中，無質量粒子的手性由其自旋和運動方向是否平行來定義。
早在90多年前，就有理論預測無質量的手性費米子-Weyl費米子的存在。在凝聚態物質系統中，其類似乎已經作為準粒子被發現，但是Weyl費米子作為基本粒子的存在，至今未經實驗證實。除了Weyl費米子之外，理論物理學家還提出了許多非常規凝聚態物質系統中的手性費米子，但是直接實驗證據普遍不足。
有鑒于此，中科院物理所/北京凝聚態物理國家實驗室錢天、Yujie Sun和中國人民大學雷和暢團隊合作，首次在實驗上觀測到兩種非常規手性費米子。
圖1. CoSi的晶體結構和計算電子結構
本文要點
1. 使用角分辨光電子能譜，研究人員在CoSi中費米能級附近的帶交叉點觀察到自旋-1和電荷-2兩種非常規手性費米子。這些手性費米子在（001）表面上的投影，由穿過整個表面布里淵區的巨型費米弧連接。
2. 所觀察到的非常規手性費米子通過晶體對稱性在大量布里淵區域的中心或角落處實施，使得CoSi僅有一對手性節點，其在動量空間中具有較大的間隔并且具有極長的表面費米弧，與Weyl半金屬形成鮮明對比。
3. 這項研究結果證實了非常規手性費米子的存在，并為探索與手性費米子相關的物理性質提供了研究平臺。
圖2. (111)表面的費米表面和帶分布
圖3. (001)表面的費米表面和帶分布
圖4. (001)表面費米弧
參考文獻：
Zhicheng Rao, Hang Li, Tiantian Zhang,Shangjie Tian, Hechang Lei, Yujie Sun, Tian Qian et al. Observation ofunconventional chiral fermions with long Fermi arcs in CoSi. Nature 2019.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1031-8
部分作者簡介：
錢天
錢天，中國科學院物理研究所，研究員。主要研究方向為角分辨光電子能譜（ARPES）研究拓撲材料電子結構。
過去的主要工作及獲得的成果:
2016年獲國家自然科學基金委“優青”項目資助，2018年獲Sir Martin Wood中國物理科學獎。共發表論文100余篇，被引用4000多次，H因子29。近年來，利用角分辨光電子能譜（ARPES）研究鐵基超導和拓撲半金屬/絕緣體的電子結構，在 Nature、Science、NaturePhysics、PRX、PRL、Science Advances 、Nature Communications上發表論文25篇，其中共同通訊/一作論文13篇。
代表工作包括：
1）首次觀測到鐵基高溫超導體空穴型費米面缺失，PRL 106, 187001 (2011)，入選2011年“中國百篇最具影響國際學術論文”，被引用200多次。
2）首次實驗證實外爾費米子，與物理所理論預言的工作一起入選“物理評論”系列期刊125周年紀念論文集（共49項，其中36項獲諾貝爾獎）、英國物理學會《物理世界》評選的2015年度物理學10大突破、美國物理學會《物理》評選的2015年物理學8大亮點工作、2015年中國10大科技進展新聞、2015年中國科學10大進展、2015年“中國百篇最具影響國際學術論文”。PRX 5, 031013 (2015)，被引用900多次；Nature Physics 11, 724 (2015)，被引用400多次；PRL 115, 217601 (2015)。
3）首次實驗證實超出傳統類型的費米子，入選2017年中國10大科技進展新聞、2017年中國科學10大進展、中科院2017年度12項科技創新亮點成果，Nature 546, 627 (2017)、Nature Physics 14,349 (2018)。
4）首次實驗觀測到非傳統手性費米子，Nature, 2019。
雷和暢
雷和暢, 中國人民大學物理系副教授。主要從事關聯電子體系的單晶材料制備和低溫物性研究，研究興趣包括： 鐵基超導體和新型超導材料制備和物性研究、量子關聯材料制備和物性研究、新型無機材料探索、功能晶體制備和生長技術、低溫輸運測量技術。
