由于不同元素的合成可能有无数种组合的方法，寻找合适的成分来制造具有奇异量子特性的材料一直是实验科学家的幻想。但从现在开始，由于有多诺斯蒂亚国际物理中心、普林斯顿大学和普林斯顿大学等多个组织参与的一项国际合作，此类材料的创造以后可以以不那么“蒙眼”的方式进行。

该研究团队在55000种材料数据库中进行了系统地的搜索。剔除过程从识别所谓的平带材料开始，这种材料具有恒定动能的电子态。因此，在平带材料中，电子的行为主要由与其他电子的相互作用来决定。然而，研究人员意识到平坦度并不是唯一的要求，因为当电子与原子结合的太紧时，即使在平坦的带中，它们也无法四处移动并创造出有趣的物质状态。

普林斯顿大学的研究人员Nicolas Regnault解释说：“如果你希望电子能看到彼此，你可以通过确保它们能在空间中扩展以实现这一点。这正是拓扑带带来的好处。”

正如1985年、1997年和2016年的三项诺贝尔奖所暗示的那样，拓扑学在现代凝聚态物理学中起着至关重要的作用。它迫使一些量子波函数被扩展，使其能对诸如杂质等局部扰动不敏感。它可能会施加一些物理特性(例如电阻)，使其量子化或形成完美导电的表面状态。

幸运的是，该研究团队通过他们一种被称为“拓扑量子化学”的方法一直处于表征能带拓扑特性的最前沿，这从而为他们提供了一个庞大的材料数据库以及寻找拓扑平坦能带的理论工具。通过使用分析方法和蛮力搜索等各种手段，该团队发现了目前自然界中已知的所有扁平带材料。该扁平带材料目录现在可通过其自有的搜索引擎在线获得。

该研究的两位主要作者之一、普林斯顿大学和马克斯普朗克微结构物理研究所的Yuanfeng Xu说：“社区现在可以在材料中寻找扁平拓扑带。我们发现，在55000种材料中，约有700种显示出可能是有趣的扁平带。”

现在这个大型目录已经制作完成，该团队将开始培养所预测的材料，以通过实验发现潜在的和新的相互作用态。马克斯普朗克固体化学物理研究所的Claudia Felser说：“既然我们已知道在哪里寻找，我们需要开始制造这些材料。我们有一支由实验家组成的梦之队与我们合作。他们渴望测量这些候选者的物理特性，急切想看看会出现哪些令人兴奋的量子现象。”

该目录的发布不仅减少了寻找新材料的偶然性，而且还将允许对具有奇异特性(例如磁性和超导性)的化合物进行大规模的搜索，这些化合物可应用于存储设备或远距离无耗散的电力传输。（编译:Qtech）