半金属 LiV$_2$O$_4$ 中的完全自旋极化节链态

节链费米子作为一种新颖的拓扑物态，在非磁性材料中已被热烈讨论。本文通过第一性原理计算和对称性分析，提出在 LiV$_2$O$_4$ 化合物的半金属态中实现完全自旋极化的节链。该材料天然呈现铁磁基态，并具有半金属能带结构，费米能级附近仅存在自旋向上通道的能带。这些自旋向上的能带相互交叉，形成两类节线环。这些节线环源于能带反转，并受到滑移镜面对称性的保护。值得注意的是，我们发现这些节线环相互连接，形成链状节结构。相应地，W 形的表面态也是完全自旋极化的。本文所发现的完全自旋极化节链此前尚未在真实材料中被提出。我们构建了一个有效模型来描述节链的本质。讨论了电子关联、晶格应变和自旋轨道耦合的影响。半金属中完全自旋极化的体节链及相关的非平庸表面态可能为自旋电子学开辟新的应用。