近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心的科研團隊，在拓撲物態研究領域取得新成果，首次在聲子體系中預言三重簡并和四重簡并兩類“雙外爾點”，這項工作是繼“拓撲絕緣體”、“量子反常霍爾效應”、“外爾費米子”、“三重簡并費米子”之后，在能帶拓撲領域的又一理論進展，為單晶固體材料中聲子拓撲態的研究開辟了新方向。
近年來，拓撲能帶論在電子體系和光子體系中取得很大成就，萌生出許多新興的研究方向。但聲子系統中的拓撲態大多局限于對人工體系經典聲波的研究，能量尺度局限于KHz量級上。然而，參與熱導、電聲耦合的聲子都是量子力學極限下THz量級的聲子決定的。因此，對于原子尺度上聲子拓撲性的研究具有十分重要的意義。
研究發現一組無中心對稱過渡金屬單硅化物MSi(M=Fe,Co,Mn,Re,Ru)的聲子譜中廣泛存在兩種“雙外爾點”。第一類雙外爾點是在布里淵區中心的所有三重簡并點，包括連接零能的三條聲學聲子模式，三條能帶的陳數分別為0，±2，稱之為“Spin-1 Weyl”點。第二類雙外爾點是布里淵區邊界角上的四重簡并點，由非簡單空間群保護，兩兩能帶的陳數分別為±2，稱之為“Charg-2 Dirac”點。與電、光系統的外爾點性質無異，聲子系統中的外爾點也有螺旋的表面態與體態的拓撲相對應的性質，因此MSi體態中的雙外爾點亦會有雙螺旋的表面態與之相應。MSi的雙螺旋表面態同樣可以用外爾斯特拉斯橢圓函數所生成的“非緊致的黎曼面”描述。因為這類預言的材料真實存在，實驗結果有望能證實這一預言。
相關研究成果發表在Physical Review Letters上，研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、耶魯大學博士后獎學金和國家青年千人計劃的支持。