作为理论物理学家，方辰主攻凝聚态体系中的拓扑能带理论。
方辰说：“‘凝聚态’其实就包括了我们常见的固体，比如金属、绝缘体、半导体。‘拓扑’则是一个数学概念，描述的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的性质。当‘拓扑’，这一数学概念被引入物理学领域后，一方面推动了基础物理学研究的发展，另一方面也促使大量新颖的拓扑材料出现。”
在凝聚态物理理论研究领域耕耘10年来，方辰的成绩单十分亮眼：
2017年，独立提出关于拓扑绝缘体边界态的理论，是国际上最早提出高阶拓扑态的学者之一；
2018年，在国际上首次完成了固体能带中对称性与拓扑不变量的完整对应关系，建立了“拓扑词典”。
基于以上两项贡献，亚太物理学会授予他“杨振宁奖”。
2019年，方辰与合作者结合拓扑词典与计算物理手段，首次预言了超过8000个拓扑材料，并建立了国际上首个拓扑材料计算数据库。大批拓扑量子材料在理论上的发现，改变了拓扑量子材料这一研究方向的研究范式，并给未来的实验研究提供了很多线索和机会。该成果被两院院士评选为2019年中国十大科技进展新闻。
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