1.研制高性能通用强磁场红外装置

      早期强磁场红外装置主要由少数国外实验平台垄断。一方面装置面临海外封锁，另一方面国际装置在波长范围、信噪比和偏振分辨能力上无法满足前沿研究需求。我们长期开展强磁场红外光谱装置的研发，实现了兼容超导/电阻磁体的通用强磁场红外装置，解决了“有无”问题，并在此基础上：①提出了外置探测构型，实现强磁场下1-200 μm红外波段全覆盖；②提出了成像式磁红外架构，将信噪比（相比世界顶尖装置NHMFL）提升2个数量级；③提出了原位偏振方案，建成了偏振分辨的强磁场红外光谱装置，测得了首张原位圆偏振分辨的强磁场红外光谱。该装置目前以同时实现0-12 T磁场， 2-300 K温度， 1-200 μm波长，2×10⁴信噪比，0.02 meV分辨率，原位线/圆偏振分辨的性能长期对国内外各学科用户提供免费服务。

…, Xiang Yuan*, A high-flux and high-efficiency setup for magneto-infrared spectroscopy. Review of Scientific Instruments, 96 (11): 113902. (2025)

…, Xiang Yuan*, In-situ polarimetry in collimated magneto-infrared spectroscopy system. Advanced Science Instruments, 1(1), 100005. (2026)

2.磁场构建的新维度拓扑物态

       拓扑半金属与手征费米子的实验研究通常局限在特定的空间维度。以外尔费米子为例，其作为无质量手征费米子，已在三维情况下被广泛研究。理论上，外尔费米子可以存在于所有奇数维度。我们通过强磁场红外光谱，在HfTe5中发现了由强磁场诱导的三维拓扑绝缘体到一维外尔半金属的相变（轨道序主导），发现了一维外尔费米子，从而验证了凝聚态光学教科书的一维相对论光电导理论公式。我们在EuCd2As2中，发现了由强磁场诱导的三维范霍夫奇点（自旋序主导），突破了其仅存在于二维的传统认知。

…, Xiang Yuan*, Topological Lifshitz transition and one-dimensional Weyl mode in HfTe5. Nature Materials, 22, 84-91. (2023)

…, Xiang Yuan*, The discovery of three-dimensional Van Hove singularity. Nature Communications, 15, 2313. (2024)

3.磁场下的新原理红外器件

      圆二色性反映了材料自身的结构手性或电子结构手性。但是传统磁性材料、手性晶体、人工超结构等体系的圆二色性通常都是窄带且微弱。我们在块体MnBi2Te4中通过强磁场红外光谱，在实验上诱导并观察到由粒子-空穴对称性破缺而引起的宽谱的巨圆二色性，提出了光学手性分辨和基于粒子-空穴对称性调控拓扑物质的新方案。

…, Xiang Yuan*, Giant and broadband circular dichroism from particle-hole symmetry breaking in Weyl semimetal. Nature Materials, in press. (2026)

其他交叉学科、装置对外服务、早期代表性工作

…, Xiang Yuan*, Giant superlinear power dependence of photocurrent based on layered Ta2NiS5 photodetector. Advanced Science, 10, 2300413. (2023)

…, Xiang Yuan*, Transmission infrared micro-spectroscopic study of individual human hair, Journal of Biomedical Optics, 28(11), 116501. (2023)

…, Xiang Yuan*, … Memristive switching in the surface of a charge–density–wave topological semimetal. Science Bulletin, 69(13), 2042-2049. (2024)

…, Xiang Yuan*, … Observation of quantum oscillations near the Mott-Ioffe-Regel limit in CaAs3. National Science Review, 11(12) nwae127. (2024)

…, Xiang Yuan#, … Quantum Hall effect based on Weyl orbits in Cd3As2. Nature, 565(7739), 331–336. (2019)

…, Xiang Yuan#, … Ultrahigh conductivity in Weyl semimetal NbAs nanobelts. Nature Materials, 18(5), 482–488. (2019)

Xiang Yuan, … Chiral Landau levels in Weyl semimetal NbAs with multiple topological carriers. Nature Communications, 9(1), 1854. (2018)

Xiang Yuan, … The discovery of dynamic chiral anomaly in a Weyl semimetal NbAs. Nature Communications, 11(1), 1259. (2020)