轨道多极序参量相中的涌现 Weyl 费米子

简并轨道系统中的多极序为涌现拓扑相提供了独特机会。首先研究了单位填充 $p$ 带金刚石晶格中相互作用无自旋费米子的相图，以阐明轨道多极序在多折简并能带节点演化中的本质作用。布里渊区中心附近的自由能带结构由两个各具有三重简并的二次能带节点描述，它们分别由成键和反成键 $p$ 轨道多重态张成。开启相互作用后，由于轨道多极序的出现，三重简并能带节点分裂为一对具有相反手性的 Weyl 费米子。进一步增大相互作用最终将系统驱动到具有轨道四极序的绝缘相。然后我们将研究推广到自旋-$1/2$ 费米子，其与固态材料有直接关联。系统在微小相互作用下通过铁磁转变实现完全自旋极化，留下剩余的轨道扇区被激活。随后的转变自然发生在轨道扇区，定性地恢复了无自旋费米子的相图。我们的发现为涌现新型费米子的实现提供了新视角，其前景成为拓扑、轨道物理和强关联交汇处的前沿。