Schemi dell'unità bcc (pannello sinistro) del cristallo fononico e della sua superficie (010) (pannello destro) caratterizzata da due specchi di scorrimento Gx e Gz. B, 3D bcc BZ e la sua superficie (010) BZ. Le sfere colorate evidenziano con uguale frequenza i punti Dirac bulk e le loro proiezioni sulla superficie BZ. C, Bande di massa simulate lungo diverse direzioni ad alta simmetria. D, Schema delle dispersioni di stato superficiale quad-elicoide (superfici colorate), dove il cono grigio etichetta la proiezione degli stati bulk. e, Bande di superficie simulate lungo un anello di momento circolare di raggio 0.4π/a (come mostrato in f) centrato in P . Le regioni d'ombra indicano gli stati di massa previsti. (f) Grafico 3D della dispersione superficiale simulata nel primo quadrante della superficie BZ. Le proiezioni della banda di massa non vengono mostrate per chiarezza. Credito:DA Xiangxi Cai, Liping Ye, Chunyin Qiu, Meng Xiao, Rui Yu, Manzhu Ke, Zhengyou Liu
I semimetalli di Dirac sono stati critici di fasi topologicamente distinte. Tali stati topologici gapless sono stati realizzati da un meccanismo di inversione di banda, in cui i punti di Dirac possono essere annichilati a coppie da perturbazioni senza modificare la simmetria del sistema. Qui, scienziati in Cina riportano un'osservazione sperimentale dei punti di Dirac che sono rafforzati completamente dalla simmetria del cristallo utilizzando un cristallo fononico non simmorfo. Nei loro esperimenti vengono dimostrati nuovi stati di superficie topologici.
La scoperta di nuovi stati topologici della materia è diventata un obiettivo vitale nella fisica fondamentale e nella scienza dei materiali. Un semimetallo Dirac tridimensionale (3-D) (DSM), ospitare molte proprietà di trasporto esotiche come magnetoresistenza anomala e mobilità ultraelevata, è una piattaforma eccezionale per esplorare le transizioni di fase topologiche e altri nuovi stati quantistici topologici. È anche di fondamentale interesse servire come realizzazione allo stato solido di un vuoto di Dirac (3+1) dimensionale. Finora i punti di Dirac realizzati sono sempre arrivati in coppia e potrebbero essere eliminati dalla loro fusione e annichilazione a coppie attraverso la messa a punto continua di parametri che preservano la simmetria del sistema.
In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , scienziati del Laboratorio Chiave di Micro e Nano-Strutture Artificiali del Ministero dell'Istruzione e della Scuola di Fisica e Tecnologia, Università di Wuhan, Cina, riportiamo una realizzazione sperimentale di un cristallo fononico 3-D che ospita punti Dirac rinforzati dalla simmetria agli angoli della zona di Brillouin. Notevolmente diverso dai DSM esistenti, l'occorrenza dei punti di Dirac è un risultato inevitabile del gruppo spaziale non simmorfico del materiale, che non può essere rimosso senza modificare la simmetria del cristallo. Oltre ai punti di Dirac identificati direttamente dalle misurazioni di trasmissione risolte in angolo, stati di superficie quad-elicoide altamente intricati sono svelati dalle nostre misurazioni di superficie e dagli spettri di Fourier associati. Nello specifico, gli stati superficiali sono composti da quattro rami a spirale incrociati senza interruzioni e quindi sono sorprendentemente diversi dagli stati superficiali a doppio arco di Fermi osservati recentemente nei sistemi elettronici e fotonici.
"Questo studio potrebbe aprire nuovi modi per controllare il suono, come la realizzazione di diffusione sonora e radiazioni insolite, considerando la dispersione conica e la densità evanescente degli stati attorno ai punti di Dirac. La dispersione attorno al punto di Dirac è isotropa, e quindi, il nostro sistema macroscopico serve come una buona piattaforma per simulare la fisica relativistica di Dirac, "prevedono gli scienziati.
