电子产品的未来：科学家创造一种新费米弧

金属中的费米面是被电子霸占和未被霸占的能量状态之间的一个边界。

费米面常日是封闭的轮廓，并形成球体、椭圆体等形状。
位于费米面的电子掌握着材料的许多特性如导电性和导热性、光学特性等。
在极其罕见的情形下，费米表面包含不相连的部分，这些部分被称为费米弧，常日跟超导等奇异状态有关。

研究小组的卖力人Adam Kaminski指出，新创造的费米弧是电子带分裂的结果，它是由占样品50%的Nd原子的磁序造成。
然而，研究小组在NdBi中不雅观察到的电子分裂并不是范例的带分裂行为。

有两种既定的带状分裂类型--Zeeman和Rashba。
在这两种情形下，带子在分裂后都保持其原来的形状。
研究小组不雅观察到的带分裂导致了两个不同形状的带。
随着样品温度的降落，这些带子之间的分离度增加，带子形状发生变革，这表明费米子质量发生了变革。

“这种分裂是非常非常不屈常的，由于不仅这些带子之间的分离度在增加，而且它们的曲率也在改变，”Kaminski说道，“这跟人们迄今为止不雅观察到的其他任何情形都非常不同。
”

以前已知的韦尔半金属中的费米弧的情形一贯存在，由于它们是由材料的晶体构造引起的，而这种构造是很难掌握的。
然而研究小组在NdBi中创造的费米弧是由样品中Nd原子的磁性排序引起的。
通过施加磁场以及可能通过将Nd离子换成另一种稀土离子如铈、镨或钐（Ce、Pr或Sm），则可以很随意马虎地改变这种顺序。
由于埃姆斯实验室在稀土研究方面处于天下领先地位，因此可以很随意马虎地探索这种身分的变革。

“只要样品变成反铁磁性，这种新型的费米弧就会涌现。
因此，当样品涌现磁性秩序时这些电弧就会涌现，彷佛是凭空涌现的，”Kaminski说道。

据Kaminski先容称，这些新费米弧的另一个主要特色是，它们具有所谓的自旋纹理。
在正常的金属中，每个电子状态都被两个电子霸占，一个自旋向上，一个自旋向下，以是没有净自旋。
新创造的费米弧则在其每个点都有单一的自旋方向。
由于它们只存在于磁有序的状态下，通过施加一个磁脉冲如来自超快激光的磁脉冲，这些电弧可以非常迅速地被打开和关闭。

“拥有这样的自旋装饰或自旋纹理是非常主要的，由于电子学的追求之一是摆脱基于电荷的电子学。
你现在利用的统统都基于在电线中移动电子，这引发了耗散，”Kaminski说道。

掌握电子自旋的能力跟信息技能的一个新分支有关，即自旋电子学--它是基于电子自旋而不是沿着电线移动电荷。

Kaminski阐明道：“我们不是移动电荷，而是翻转自旋的方向，或导致自旋沿导线的传播。
这些自旋变革在技能上不应该耗散能量，以是以自旋形式存储信息或以自旋形式移动信息不须要花费很多能量。
”

Kaminski强调了这一创造对该领域的主要性，但他说在这些创造能被用于新技能之前仍有许多事情要做。