近日，我院李小平研究员和王磊研究员在拓扑量子态的操控方面取得重要突破，相关成果以“Ferroelectrically controlled chirality switching of Weyl quasiparticles”为题，以Letter的形式发表于物理学期刊 Physical Review B上。论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/mrls-4v3d。李小平研究员、王磊研究员与四川师范大学付波涛副教授为共同通讯作者，博士生李泽玲为第一作者，内蒙古大学为论文第一完成单位。

外尔准粒子作为凝聚态物理中无能隙的低能激发，因其携带非平庸的手性（拓扑电荷）而引发人们的广泛关注。然而，由于受到拓扑保护，外尔准粒子的手性总是非常稳定且难以改变，如何对其进行有效调控一直是当前领域面临的重大挑战。

针对这一难题，该团队提出了一种全新的内禀调控机制：利用铁电极化与外尔点手性之间的本征耦合，通过电场实现对声子外尔点手性的动态操控（见图1）。利用群论方法，作者对所有的极化空间群进行了对称性分析，发现共有27个空间群能够承载对称性保护的外尔点，且其手性可以通过铁电极化的切换实现反转。为了验证上述理论预言，作者以典型的铁电化合物为例，开展了第一性原理计算。计算结果不仅证实了理论分析的正确性，还发现材料的贝利曲率、表面态等拓扑特性都会随着铁电极化的翻转而发生相应的切换。此外，作者还进一步预言，外尔声子手性的切换可以通过非线性声子霍尔效应进行实验测量，为实验提供了具体的观测手段。该研究为拓扑能带交叉的电控开辟新路径，并为基于声子手性的器件设计奠定了基础。

图1：(a)-(b)铁电极化切换外尔准粒子手性的示意图。 (c) 外尔声子材料中的非线性声子霍尔效应。（d）贝利曲率场随铁电极化的切换。

该研究工作得到了国家自然科学基金（Grants No. 12304086, No. 12304165, No. 12564017）和内蒙古大学骏马计划项目（21200-5223730）的支持。