拓扑半金属，包括Weyl半金属，Dirac半金属，以及节线（nodal line）半金属在费米能级附近具有拓扑非平庸的能带交叉点或者交叉线，是近年来凝聚态物理和材料科学中的前沿热点之一。纯碳材料因成键能力强，具有sp，sp2，sp3三种杂化键，能形成丰富的结构，具有无限的可能性，在纯碳材料中亦存在有非常丰富的能带拓扑现象。
1983年，Hoffman等人[J. Am. Chem. Soc. 105, 4831 (1983)]报道了一个all-sp2杂化，并且碳原子能够形成完全十元环的cT16碳结构，长期以来cT16被认为是一个简单的金属相。我院卜坤博士与中科院物理所王建涛研究员合作，通过详细的第一性原理计算以及对称性指标分析表明，cT16碳结构是一个拓扑nodal line半金属，在布里渊区kz=0平面上有一个闭合节线环，几乎环绕整个kz=0平面，是目前发现的最大节线环，受到时间反演、空间反演以及镜面对称性的保护。将节线环投影到面，有几乎覆盖整个表面的鼓面状拓扑非平庸表面态，表明cT16是一个理想的拓扑节线半金属，有望成为进一步研究平带物理、强关联、超导等现象的平台。模拟的XRD表明cT16有可能在不锈钢衬底上的金刚石涂层中被合成。相关成果以“Topological nodal line semimetal with large nodal ring in an all-sp2 hybridized carbon network formed by all-ten-membered carbon rings”为题，发表在物理类知名期刊Physical Review B上，卜坤博士为该论文的第一兼通讯作者，我院为第一通讯单位。
文章链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.107.245111
