MXenes材料,即过渡金属碳化物和氮化物,是一种新型二维材料,具有可调谐的物理化学性质,如:导电率高、离子传输路径短、比表面积大、稳定性强等,这些优异的性能引发了极大的关注。研究发现,MXenes材料可以通过吸附不同的化学基团,实现表面功能化,改变其电子结构特性。目前发现一些经过表面功能化的MXenes存在拓扑绝缘体材料。拓扑绝缘体的体材料是绝缘态,但边缘具有导电性。这一特殊的边缘态在时间反演对称性保护下进行低耗能的电子运输,因此它在低功耗和多功能的电子自旋器件中有很好的应用潜力。目前,还未在MXenes材料中观测到真实存在的拓扑材料,这极大阻碍了相关材料的理论研究与实际应用。其中,最主要的原因是理论预言的材料在实验室很难合成。这促使我们转变思路,从已合成的MXenes材料中筛选出可能的拓扑材料。最近,我们发现,通过-O基团进行表面吸附得到的Ta4C3O2,其能带结构具有拓扑性质,而Ta4C3的成功合成已有报道。基于密度泛函理论的第一性原理计算,我们主要做了以下几方面的研究:1、分别分析了Ta4C3O2的三种可能结构AA、AB、BB的结构稳定性,从它的声子振动频率判断该材料具有良好的动力学动态稳定性;2、计算了这三种结构的能带结构,从能带图中观察AA结构具有拓扑性质;3、通过分析了能带结构的轨道成分探究了产生拓扑性质的原因;4、分析了AA结构时间反演不变点处所有布洛赫函数的宇称性,从而确定拓扑数Z2不变量的取值为1;5、分析材料的边缘态,观察到在材料的边缘存在两条边缘态穿过费米面相交。综上,根据研究结果,最终预测具有AA结构的Ta4C3O2为拓扑绝缘材料。我们希望,该材料能为MXenes的理论研究和材料设计提供有利借鉴,也为今后的实际应用奠定基础。