Un groupe de chercheurs de l'Université d'Osaka et l'Université de Tokyo a découvert un nouvel aimant capable de contrôler fermions de Dirac avec une masse nulle. La réalisation de ce groupe va conduire à un nouveau domaine d'étude, fort transport quantique des électrons corrélés Dirac, et devenir une innovation dans la réalisation de la spintronique vitesse super haute, la fondation de la grande vitesse et de l'électronique d'économie d'énergie.
Hideaki Sakai (professeur associé) à l’Université d' Osaka et Shintaro Ishiwata (professeur agrégé), Hidetoshi MASUDA (Graduate Student) à l'Université de Tokyo a réussi à la synthèse de monocristaux de EuMnBi 2 de haute qualité, un composé en couches que l’on pense avoir les propriétés des fermions et des aimants de Dirac, en utilisant la croissance du flux dans un vide poussé. Ce matériau présente une architecture hybride constituée de couches bidimensionnelles de bismuth avec des électrons de Dirac et d'europium ayant des propriétés magnétiques.
Afin de vérifier la forte corrélation entre fermions de Dirac et l'état magnétique, ce groupe mesuré la résistance électrique dans un fort champ magnétique (certains 30-60 tesla) à l'Institut de physique de l'état solide de l'Université de Tokyo et le Laboratoire Haut Champ pour matériaux supraconducteurs de l'Université du Tohoku.
En outre, afin d'élucider l'état magnétique, ce groupe a mené des expériences de diffusion magnétiques à l'aide des rayons X synchrotron au Photon Factory de L'Institut des matériaux Structure Science, Research Organization Accelerator High Energy.
En conséquence, ils n’ont constaté que la résistance électrique sensiblement modifiée en fonction de la commande magnétique de l'europium. On a également constaté que, lorsqu'un champ magnétique est appliqué perpendiculairement aux couches Bi bidimensionnelles et la direction du moment magnétique a été tourné de 90 degrés, la conductivité perpendiculaire aux couches a été supprimée par 1000 pour cent et Particule de Dirac ont été confinés à l'intérieur de chaque couche.
En confinant les électrons de Dirac dans la couche à deux dimensions de Bi par l'utilisation de cet effet, ce groupe conjoint a observé un demi-entier en vrac effet Hall quantique, dans laquelle la valeur de la résistance de Hall devient discrète, dans un aimant en vrac des fermions de Dirac pour la première fois.