Dirac-halvmetaller är kritiska tillstånd av topologiskt distinkta faser. Sådana gaplösa topologiska tillstånd har åstadkommits genom en bandinversionsmekanism, där Dirac-punkterna kan förintas parvis av störningar utan att systemets symmetri förändras. Här, forskare i Kina rapporterar en experimentell observation av Dirac -punkter som fullbordas helt och hållet av kristalsymmetrin med hjälp av en icke -symfonisk fononisk kristall. Nya topologiska yttillstånd demonstreras i deras experiment.

Upptäckten av nya topologiska tillstånd av materia har blivit ett viktigt mål inom grundläggande fysik och materialvetenskap. En tredimensionell (3-D) Dirac semimetall (DSM), som rymmer många exotiska transportegenskaper som onormal magnetoresistens och ultrahög rörlighet, är en exceptionell plattform för att utforska topologiska fasövergångar och andra nya topologiska kvanttillstånd. Det är också av grundläggande intresse att fungera som en solid-state realisering av ett (3+1)-dimensionellt Dirac-vakuum. Hittills kommer de realiserade Dirac-punkterna alltid i par och kan elimineras genom deras sammanslagning och parvisa förintelse genom kontinuerlig justering av parametrar som bevarar symmetrin i systemet.

I en ny tidning publicerad i Ljusvetenskap och tillämpningar , forskare från nyckellaboratoriet för artificiella mikro- och nanostrukturer vid utbildningsministeriet och skolan för fysik och teknik, Wuhan universitet, Kina, vi rapporterar en experimentell realisering av en 3D-fononisk kristall som är värd för symmetriförstärkta Dirac-punkter vid Brillouin-zonens hörn. Skiljer sig markant från befintliga DSM, förekomsten av Dirac-punkter är ett oundvikligt resultat av materialets icke-symmorfa rymdgrupp, som inte kan tas bort utan att ändra kristallsymmetrin. Förutom Dirac-punkterna som identifieras direkt genom vinkelupplösta överföringsmätningar, mycket intrikat quad-helikoid yttillstånd avslöjas av våra ytmätningar och tillhörande Fourier-spektra. Specifikt, yttillstånden är sammansatta av fyra spiralgrenar utan mellanrum och skiljer sig således påfallande från de dubbla Fermi-bågyttillstånden som nyligen observerats i elektroniska och fotoniska system.

"Denna studie kan öppna upp nya sätt för att kontrollera ljud, som att inse ovanlig ljudspridning och strålning, med tanke på den koniska spridningen och försvinnande tätheten av tillstånd runt Dirac-punkterna. Spridningen runt Dirac -punkten är isotrop, och sålunda, vårt makroskopiska system fungerar som en bra plattform för att simulera relativistisk Dirac-fysik, "förutspår forskarna.