Был обнаружен стабильный объемный материал, который демонстрирует ту же физику, что и в графене, которая проливает свет на детальные взаимодействия орбитального движения электрона и его внутренней магнитной ориентации. Новый материал станет испытательной площадкой для теорий о том, как взаимодействия электронов в твердых телах формируют экзотическое поведение электронов, включая максимальную подвижность электронов в объемных материалах.Исследования электронного поведения вышли за рамки знакомых систем металлов, диэлектриков и полупроводников, в область сильно взаимодействующих электронов, которые демонстрируют экзотические отношения между разрешенными скоростями электронов и их энергетическими состояниями.
Ключевой особенностью новых материалов является поведение, при котором скорость электрона не зависит от его энергии. Такая взаимосвязь является отличительной чертой фотонов, энергичных частиц, составляющих луч света.
Это свойство обнаружено в новом классе материалов, демонстрирующих сильное взаимодействие между траекторией электрона и выравниванием спина электрона (так называемое «спин-орбитальное взаимодействие»). Двумерные версии таких систем (например, графема) были недавно исследованы, но с системами трудно работать из-за их ультратонкой пленки.Эта работа устанавливает электронное поведение графена в объемных трехмерных материалах Na3Bi и Cd3As2 и объясняет их исключительно высокую электронную подвижность. Необходимый прогресс в методах электронной спектроскопии, используемых для исследования электронной структуры, позволил использовать перестраиваемый по энергии источник яркого рентгеновского излучения и спектрометр высокого разрешения.
Финансируется Управлением науки Министерства энергетики США, фундаментальные энергетические науки, включая поддержку усовершенствованного источника света. Исследователи из зарубежных институтов были поддержаны Советом по исследованиям в области инженерных и физических наук (Великобритания), Национальным научным фондом Китая, Национальной программой фундаментальных исследований Китая, Программой международного сотрудничества в области науки и технологий Китая, Советом по стипендиям Китая и Министерством обороны.
Агентство перспективных исследовательских проектов (США).