Полудираковские фермионы обнаружены в ZrSiS
Учёные обнаружили полудираковские фермионы в топологическом полуметалле цирконий-силицид-сульфиде (ZrSiS)
Учёные из Пенсильванского и Колумбийского университетов обнаружили полудираковские фермионы в топологическом полуметалле цирконий-силицид-сульфиде (ZrSiS). Это открытие может привести к созданию новых квантовых устройств.
Полудираковские фермионы — это квазичастицы, которые при движении в одном направлении ведут себя как безмассовые частицы, а в перпендикулярном — набирают массу. Обнаружить их на практике было сложно, и до сих пор никому не удавалось.
Чтобы получить детальную картину квантовых состояний внутри ZrSiS, команда под руководством Иньмина Шао применила метод магнитно-оптической спектроскопии. Образец охладили до температуры чуть выше абсолютного нуля и поместили в мощное магнитное поле. Затем на образец направили инфракрасный свет.
Оказалось, при наложении магнитного поля энергетические уровни электронов квантуются в уровни Ландау. Это характерный признак полудираковских фермионов. Внутри ZrSiS формируются нодальные линии — замысловатые цепочки пересечений энергетических уровней в пространстве импульсов. Когда две такие линии пересекаются, возникают особые точки с уникальной энергетической структурой (дираковские точки), превращая локальные электронные состояния в полудираковские фермионы.
Подобно тому, как графен обещает произвести революцию в электронике, это открытие может привести к созданию новых квантовых устройств. Авторы научной работы отметили, что их результаты — первый шаг к пониманию того, как именно эти квазичастицы взаимодействуют друг с другом. Дальнейшие исследования помогут понять, как использовать полудираковские фермионы для создания принципиально новых электронных компонентов.
