拓扑半金属，包括狄拉克半金属、外尔半金属、节点半金属和三点半金属，根据其是否具备磁性，可分为两类——非磁性拓扑半金属和磁性拓扑半金属。磁性拓扑半金属由于其时间反演对称性破缺而具有独特的性质，可产生反常霍尔效应或能斯特效应，也具备自旋电子学领域中的应用。此外，施加外磁场也会导致奇异的物性。然而，磁性拓扑半金属的理论与实验研究相对较少，其中的磁性与拓扑之间的相互作用仍让需要深入探索。
CaP3和SrAs3等非磁性材料的费米能级附近存在极为简单的节线环拓扑电子结构。EuAs3与SrAs3同构，而且磁性原子Eu替换Sr可以引入长程磁序。因此，EuAs3为揭示长程磁序与非平庸拓扑态之间的相互作用提供了重要的研究平台。上海科技大学柳仲楷教授、上海科技大学郭艳峰教授和复旦大学李世燕教授等，结合角分辨光电子能谱、强磁场输运研究、第一性原理计算等，在EuAs3中发现了由磁性与拓扑之间相互作用而产生的奇异物理行为，包括极大磁阻现象和温度诱导的Lifshitz转变。
在该研究中，角分辨光电子能谱与理论计算揭示了EuAs3的电子结构。理论研究表明，As的4p轨道能带翻转形成的狄拉克线性色散能带的交叉点在布里渊区Y点处围成一个拓扑节线结构。角分辨光电子能谱实验测量证实了该类型电子结构存在于EuAs3中，展现了该材料中存在显著的磁性与非平庸拓扑态之间的关联。
图：角分辨光电子能谱测量的EuAs3拓扑节线结构
该研究成果以“Magnetism-induced topological transition in EuAs3”为题发表在《自然：通讯》(Nature Communications 12, 6970 (2021))上。
