Ejemplos típicos incluyen grafeno , aislantes topológicos , películas delgadas de bismuto y antimonio y algunos otros nanomateriales novedosos , [1] [4] [5] en los que la energía electrónica y el momento tienen una relación de dispersión lineal tal que la estructura de banda electrónica cerca del nivel de Fermi toma la forma de una superficie cónica superior para los electrones y una superficie cónica inferior para los huecos. Las dos superficies cónicas se tocan entre sí y forman un semimetal de banda prohibida cero.
El nombre de cono de Dirac proviene de la ecuación de Dirac que puede describir partículas relativistas en mecánica cuántica , propuesta por Paul Dirac . Los conos de Dirac isotrópicos en grafeno fueron predichos por primera vez por P. R. Wallace en 1947 [6] y observados experimentalmente por los premios Nobel Andre Geim y Konstantin Novoselov en 2005. [7]
Como un objeto con tres dimensiones, los conos de Dirac son una característica de los materiales bidimensionales o estados de superficie, basados en una relación de dispersión lineal entre la energía y los dos componentes del momento cristalino k x y k y . Sin embargo, este concepto se puede extender a tres dimensiones, donde los semimetales de Dirac se definen por una relación de dispersión lineal entre la energía y k x , k y y k z . En el espacio k , esto se muestra como un hipercono , que tiene bandas doblemente degeneradas que también se encuentran en los puntos de Dirac. [11] Los semimetales de Dirac contienen simetría de inversión espacial y de inversión temporal; cuando una de estas se rompe, los puntos de Dirac se dividen en dos puntos de Weyl constituyentes y el material se convierte en un semimetal de Weyl. [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [ citas excesivas ] En 2014, se realizó una observación directa de la estructura de la banda del semimetal de Dirac utilizando ARPES en el arseniuro de cadmio del semimetal de Dirac . [26] [27] [28]
Sistemas analógicos
Los puntos de Dirac se han realizado en muchas áreas físicas, como la plasmónica , la fonónica o la nanofotónica (microcavidades, [29] cristales fotónicos [30] ).
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Lectura adicional
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