Физики из Ames Laboratory Министерства энергетики США рассказали в статье для журнала Nature Physics об открытии уникальной электронной структуры в обладающем сверхвысоким магниторезистивным эффектом соединении олова и платины (PtSn₄).

Электроны в топологических квантовых материалах способны двигаться с релятивистскими (околосветовыми) скоростями благодаря явлению конической (дираковской) дисперсии. Но до сих пор, условия для такого распространения в этих материалах соблюдались только в изолированных точках (точках Дирака) для небольшого числа электронов проводимости.

Используя лазерную фотоэмиссионную спектроскопию с угловым разрешением (ARPES) и компьютерное моделирование методом теории функционала плотности, ученые Ames обнаружили в PtSn₄ не только высокую плотность электронов проводимости, но и большое количество точек Дирака, образующих протяженные линии. Эти ранее неизвестные топологические структуры получили название Dirac node arc (дуга Дирака).

В отличие от замкнутых групп узлов Дирака такие дуги напоминают дисперсию Дирака в графене вдоль одного направления в импульсном пространстве. Авторы полагают, что открытые ими дуги Дирака могут предоставить новую платформу для изучения экзотических свойств фермионов Дирака.

«Наше исследование позволило связать экстремальную магниторезистивность с новыми свойствами электронной структуры, что может привести к дальнейшему улучшению производительности и эффективности компьютерных вычислений и хранения данных», — отметил Адам Камински (Adam Kaminski), сотрудник Ames и профессор Университета Айовы.