狄拉克半金屬是拓撲上不同相的臨界態，這種無間隙拓撲態是通過帶反轉機制實現的，在這種機制中，狄拉克點可以被微擾成對湮沒，而不會改變系統的對稱性。現在我們中國的科學家發表了一項實驗觀察到的狄拉克點，這些點完全是由使用非對稱聲子晶體的晶體對稱性加強，在實驗中展示了新的拓撲表面態，發現物質的新拓撲態已成為基礎物理和材料科學的重要目標。

三維Dirac半金屬(DSM)具有許多奇異的輸運性質，如反常磁電阻和超高遷移率，是研究拓撲相變和其他新穎拓撲量子態的特殊平臺。作為(3+1)維狄拉克真空固態實現也是最有意義的，到目前為止，實現的狄拉克點總是成對出現，通過不斷調整引數以保持系統的對稱性，可以通過它們的合併和成對湮滅來消除這些狄拉克點，在發表在《光：科學與應用》期刊上的新研究中：

（上圖圖示：狄拉克）來自我們中國教育部人工微結構教育部重點實驗室和武漢大學物理技術學院的科學家們，報道了一種三維聲子晶體的實驗實現。該晶體在布里淵帶角擁有對稱性增強的狄拉克點，與現有DSM明顯不同的是，Dirac點出現是材料非對稱空間群的必然結果，如果不改變晶體的對稱性，這種空間群是不可能被移除的。除了通過角度分辨透射測量直接識別的狄拉克點之外，表面測量和相關的傅立葉光譜還揭示了高度複雜的四螺旋麵表面態。

（上圖所示）聲子晶體的體心立方單元(左面板)及其(010)面(右面板)示意圖，具有兩個滑動鏡Gx和Gz。B、三維體心立方BZ及其(010)面BZ。彩色球體以相等的頻率突出顯示塊狀狄拉克點及其在表面BZ上的投影。C、沿幾個高對稱性方向模擬的體帶。D、四螺旋麵表面態分散示意圖(彩色表面)，其中灰色錐體標記體態的投影。E、沿以P為中心半徑為0.4π/a圓形動量環(如f所示)模擬的表面帶。陰影區域表示投影的主體狀態。F、在表面BZ的第一象限模擬的表面色散的三維曲線圖。

具體地說，表面態是由四個無間隙的交叉螺旋分支組成，因此與現在在電子和光子系統中觀察到的雙費米弧表面態有顯著不同。科學家們預測：這項研究可能會為控制聲音開闢新的方式，比如實現異常的聲音散射和輻射，考慮狄拉克點周圍的錐形色散和狀態消失密度。狄拉克點周圍的色散是各向同性的，因此，巨集觀系統是模擬相對論狄拉克物理的一個很好的平臺。

狄拉克半金屬是具有四重簡併狄拉克點的材料，是拓撲上截然不同的相的臨界態。這種無間隙拓撲態是通過帶反轉機制實現的，在這種機制中，狄拉克點可以被微擾成對湮沒，而不會改變系統的對稱性，研究利用非對稱三維聲子晶體完全由晶體對稱性加強的狄拉克點的實驗觀察。有趣的是，狄拉克聲子晶體擁有四個螺旋拓撲表面態，其中相反螺旋度的表面態沿著特定動量線無間隔相交，額外的表面測量證實了這一點。

參考期刊《光：科學與應用》

DOI: 10.1038/s41377-020-0273-4