课题组主要开展拓扑量子物理研究、发展强磁场红外光谱技术、研发拓扑器件应用、探索交叉科学研究。由于受到拓扑保护，拓扑量子材料展现出与传统电子完全不同的准粒子行为。因此，在基础物理上，对拓扑量子材料的探索打开了研究基本粒子性质的新途径；在应用，可利用这些特殊性质发展相应的新型器件，包括受到广泛关注的拓扑量子计算。课题组近年先后发表Nature 1篇, Nature Materials 2篇, Nature Communications 3篇， Nano Letters 2篇。国际学术访问方面，实验室有丰富的海外合作关系，其中强磁场实验将在美国、法国的国家实验室开展。

1.  拓扑量子物理

实验上探索磁场下拓扑物态和拓扑相变，特别关注新维度的拓扑效应。我们知道，物理规律在不同维度具有本质不同，例如点电荷的电场随距离的衰减规律在一维、二维、三维空间是不同的。我们通过磁场改变系统的有效维度，针对具体科学问题，分别解决一维、二维、三维空间中拓扑物理科学问题。用红外磁光谱等技术研究传统与新型拓扑半金属，包括拓扑绝缘体，狄拉克半金属，外尔半金属等，探索拓扑量子态的物理性质，例如外尔半金属手征零能级、手征异常、外尔轨道、费米弧等。同时致力于实现外场和内禀的量子调控，包括拓扑材料维度控制、外场实现对称性控制的拓扑相变等。

代表性工作：发现一维外尔费米子

2.  极端条件红外磁光谱技术

通过结合精密光谱与强磁场，发展具有特色的磁光谱探测装置。开发基于强磁场的光谱技术，尤其是红外光谱技术，将其与深低温、强磁场、远红外、精密光电探测技术结合，联合磁场下的电输运、磁性、光电流测量，实现对极端条件下复杂体系的研究。

代表性工作：建成强磁场红外装置

3.  拓扑电子与光电子器件

基于拓扑物理效应的基础研究结果,通过多种方法合成纳米到晶圆尺度的新型量子功能材料，基于对材料物性的研发结果，测试并开发具有特殊功能的器件，例如光电传感器、逻辑器件等，助力于精密光学探测。

代表性工作：实现二维超线性光电器件

4.  交叉科学研究

     基于显微红外、微纳等开展医学、化学、信息等学科交叉。

     代表性工作：实现单根人类头发预测STILL罕见病、制备高质量导电薄膜