Cono de Dirac
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Zona de Brillouin en grafeno
Estructura de banda electrónica de grafeno monocapa , con un recuadro ampliado que muestra los conos de Dirac. Hay 6 conos correspondientes a los 6 vértices de la primera zona hexagonal de Brillouin.

Los conos de Dirac , que llevan el nombre de Paul Dirac , son características que ocurren en algunas estructuras de bandas electrónicas que describen propiedades inusuales de transporte de electrones de materiales como el grafeno y los aislantes topológicos . [1] [2] [3] En estos materiales, a energías cercanas al nivel de Fermi , la banda de valencia y la banda de conducción toman la forma de las mitades superior e inferior de una superficie cónica , encontrándose en los llamados puntos de Dirac .

Descripción

En mecánica cuántica , los conos de Dirac son una especie de punto de cruce que los electrones evitan , [4] donde la energía de las bandas de valencia y conducción no son iguales en ninguna parte del espacio k de la red bidimensional , excepto en los puntos de Dirac de dimensión cero. Como resultado de los conos, la conducción eléctrica puede describirse mediante el movimiento de los portadores de carga que son fermiones sin masa , situación que se maneja teóricamente mediante la ecuación relativista de Dirac . [5] Los fermiones sin masa conducen a varios efectos Hall cuánticos , efectos magnetoeléctricos en materiales topológicos y ultra altosmovilidad del portador . [6] [7] Se observaron conos de Dirac en 2008-2009, utilizando espectroscopía de fotoemisión de resolución angular (ARPES) en el compuesto de intercalación de potasio- grafito KC 8 . [8] y en varias aleaciones a base de bismuto. [9] [10] [7]

Como objeto con tres dimensiones, los conos de Dirac son una característica de 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 puede extenderse 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. [7]Los semimetales de Dirac contienen simetría de inversión de tiempo y de inversión espacial; cuando uno de estos se rompe, los puntos de Dirac se dividen en dos puntos de Weyl constituyentes y el material se convierte en un semimetal de Weyl. [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] En 2014, se realizó una observación directa de la estructura de la banda semimetálica de Dirac utilizando ARPES en el Arseniuro de cadmio semimetálico de Dirac . [22] [23] [24]

Ver también

  • Materia de Dirac

Referencias

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Otras lecturas

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  • Ciudad, David (20 de agosto de 2015). "Sin masa, pero real" . Materiales de la naturaleza . 14 (9): 863. doi : 10.1038 / nmat4411 . ISSN  1476-1122 . PMID  26288972 .
  • Vishwanath, Ashvin (8 de septiembre de 2015). "Dónde están las cosas de Weyl" . Física APS . Consultado el 22 de noviembre de 2018 .
  • Jia, Shuang; Xu, Su-Yang; Hasan, M. Zahid (25 de octubre de 2016). "Semimetales de Weyl, arcos de Fermi y anomalía quiral" . Materiales de la naturaleza . 15 (11): 1140-1144. arXiv : 1612.00416 . doi : 10.1038 / nmat4787 . PMID  27777402 . S2CID  1115349 .
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