尋找新型拓?fù)淞孔硬牧希菄H上凝聚態(tài)物理研究中的重大挑戰(zhàn)之一。晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得在直接實(shí)驗(yàn)中測量材料的拓?fù)湫再|(zhì)十分困難。因此，用計(jì)算的手段首先在理論上預(yù)言材料的拓?fù)湫再|(zhì)，為縮短發(fā)現(xiàn)新拓?fù)淞孔硬牧系臅r(shí)間，增加發(fā)現(xiàn)新拓?fù)洳牧系臏?zhǔn)確性提供了重要的方法。

在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“量子調(diào)控與量子信息”重點(diǎn)專項(xiàng)的支持下，中國科學(xué)院物理研究所方辰、翁紅明、方忠課題組，與南京大學(xué)物理學(xué)院萬賢綱課題組，各自獨(dú)立研發(fā)出一套自動(dòng)計(jì)算材料拓?fù)湫再|(zhì)的方法。利用該方法，找到了數(shù)千種新的拓?fù)洳牧?，十幾倍于前人在十年間找到的拓?fù)洳牧蠑?shù)目總和。新方法的特點(diǎn)是將復(fù)雜的能帶拓?fù)湫再|(zhì)的計(jì)算，化簡為能帶的高對稱點(diǎn)的不可約表示的計(jì)算。后者則可以通過一個(gè)全自動(dòng)化的流程，在“第一性原理”的材料計(jì)算中得以實(shí)現(xiàn)。任何材料經(jīng)過上述流程，都會(huì)被貼上一個(gè)“拓?fù)錁?biāo)簽”，上面寫明了它是否具有、以及具有哪些拓?fù)湫再|(zhì)。大批拓?fù)淞孔硬牧显诶碚撋系陌l(fā)現(xiàn)，改變了拓?fù)淞孔硬牧线@一研究方向的研究范式，并給未來的實(shí)驗(yàn)研究提供了很多線索和機(jī)會(huì)。物理所課題組和南大課題組獨(dú)立撰寫了相應(yīng)論文，兩篇論文同時(shí)發(fā)表在《自然》雜志上。