寻找新型拓扑量子材料，是凝聚态物理中一个重要的研究方向。在高能物理中Pioncaré对称性允许无质量的Weyl和Dirac费米子存在；在凝聚态物理中，Weyl和Dirac低能准粒子激发已经在石墨烯、拓扑绝缘体和Weyl/Dirac半金属实现。作为Pioncaré对称性的子群，凝聚态物理中的230个空间群对所允许的费米子类型的限制较少。高能物理之外的新费米子，包括三重、六重和八重简并费米子，可以在某些空间群中以能带简并的形式出现。对这种能带简并的探索是一项重大的、尚未完成的任务。在理论方面，预测了许多含有最高简并度（八重简并）费米子的材料，但在实验上还没有确切的证据。为了能在实验中观测到八重简并费米子，我们从另一个角度考虑，即自旋轨道耦合相互作用足够弱以至于可以被忽略，这样就能扩大空间群的选择，从而增加了八重简并费米子候选材料选择的种类。

在这项工作中，通过系统的理论以及实验的分析，将TaCo₂Te₂晶体定为可忽略自旋轨道耦合相互作用和长程磁序的非点式空间群的晶体材料。这些前提使得我们能从角分辨光电子能谱实验上直接观测到八重简并费米子和四重简并范霍夫奇点。除了上述两个特征，理论计算的结果中还有体沙漏费米子存在。但是，因为能带之间的劈裂较小，无法在实验中得到验证。接着，我们对同结构的TaRh₂Te₂和TaIr₂Te₂做了计算，用更重的元素替代Co，增加自旋轨道耦合强度，从而增加能带之间的劈裂，促进ARPES对沙漏费米子的实验观测。

我们的研究结果表明，TaCo₂Te₂可以作为一个探索对称性和能带拓扑之间相互作用的量子临界平台。

a.TaCo₂Te₂的晶体结构；b.对应的布里渊区示意图；c.光子能量90eV测量的费米面；(d.e) 实验测量(d)和理论计算(e)得到的八重简并费米子附近的能带色散；(f,g,h)理论计算(f)和实验测量(g,h)得到的四重简并范霍夫奇点附近的能带色散；(i,j,h) TaT₂Te₂中，理论计算预测的沙漏费米子

该研究工作由南科大量子科学与工程研究院、南科大物理系、香港大学、北京理工大学、日本广岛大学同步辐射研究中心、合肥光源-国家同步辐射实验室等多家国内外单位合作完成。共同第一作者为南科大量子科学与工程研究院博士后戎洪涛、香港大学物理系博士生黄贞乔、北京理工大学博士生张鑫以及日本广岛大学同步辐射研究中心助理教授Shiv Kumar。北京理工大学王秩伟特别研究员、南科大物理系徐虎教授和南科大量子科学与工程研究院陈朝宇研究员为通讯作者。南科大是论文第一单位。以上研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省创新创业研究团队计划、深圳市科技计划的资助。