Symmetriforstærket tredimensionel Dirac fononiske krystaller

Dirac -halvmetaller er kritiske tilstande for topologisk forskellige faser. Sådanne gapløse topologiske tilstande er blevet opnået ved en båndinversionsmekanisme, hvor Dirac -punkterne kan blive tilintetgjort parvis ved forstyrrelser uden at ændre systemets symmetri. Her, forskere i Kina rapporterer om en eksperimentel observation af Dirac -punkter, der fuldstændigt håndhæves af krystalsymmetrien ved hjælp af en ikke -symmorfisk fononisk krystal. Nye topologiske overfladetilstande demonstreres i deres forsøg.

Opdagelsen af ​​nye topologiske materielle tilstande er blevet et vigtigt mål inden for grundlæggende fysik og materialevidenskab. En tredimensionel (3-D) Dirac semimetal (DSM), der rummer mange eksotiske transportegenskaber såsom anomal magnetoresistens og ultrahøj mobilitet, er en enestående platform til at udforske topologiske faseovergange og andre nye topologiske kvantetilstande. Det er også af grundlæggende interesse at tjene som en solid-state realisering af et (3+1) -dimensionalt Dirac-vakuum. Indtil videre kommer de realiserede Dirac -punkter altid i par og kan elimineres ved deres fusion og parvis tilintetgørelse gennem kontinuerlig tuning af parametre, der bevarer systemets symmetri.

I et nyt papir udgivet i Letvidenskab og applikationer , forskere fra Key Laboratory of Artificial Micro- og Nano-Structures fra Undervisningsministeriet og Fysisk og Teknologisk Skole, Wuhan Universitet, Kina, vi rapporterer en eksperimentel realisering af en 3-D fononisk krystal, der er vært for symmetri-håndhævede Dirac-punkter ved hjørnerne i Brillouin-zonen. Markant forskellig fra eksisterende DSM'er, forekomsten af ​​Dirac -punkter er et uundgåeligt resultat af materialets usymmorfe rumgruppe, som ikke kan fjernes uden at ændre krystalsymmetrien. Ud over Dirac-punkterne, der er identificeret direkte ved vinkelopløste transmissionsmålinger, meget indviklede quad-helicoid overfladetilstande afsløres af vores overflademålinger og tilhørende Fourier-spektre. Specifikt, overfladetilstandene er sammensat af fire krydsende spiralformede grene og er således påfaldende forskellige fra de dobbelte Fermi -bueoverfladetilstande, der for nylig blev observeret i elektroniske og fotoniske systemer.

"Denne undersøgelse kan åbne op for nye manerer til at kontrollere lyd, såsom at indse usædvanlig lydspredning og stråling, i betragtning af den koniske spredning og forsvindende tæthed af tilstande omkring Dirac -punkterne. Spredningen omkring Dirac -punktet er isotrop, og dermed, vores makroskopiske system fungerer som en god platform til at simulere relativistisk Dirac -fysik, "forudsiger forskerne.