¿Qué es Dirac semimetal?

En un semimetal Dirac, las bandas de conducción y valencia contactan solo en puntos discretos (Dirac) en la zona de Brillouin (BZ) y se dispersan linealmente en todas las direcciones alrededor de estos puntos críticos. Incluyendo el giro, la teoría efectiva de baja energía alrededor de cada punto crítico es un Dirac Hamiltoniano de cuatro bandas. En dos dimensiones (2D), esta situación se realiza en grafeno sin acoplamiento giro-órbita. Se predice que los puntos 3D Dirac existen en la transición de fase entre un aislante topológico y uno normal en presencia de simetría de inversión. Aquí mostramos que los puntos Dirac 3D también pueden protegerse mediante simetrías cristalográficas en grupos espaciales particulares y enumeramos los criterios necesarios para identificar estos grupos. Esto revela la posibilidad de análogos 3D al grafeno. Proporcionamos un enfoque sistemático para identificar dichos materiales y presentar cálculos ab initio de la metaestable \ beta-cristobalita BiO_2 que exhibe puntos Dirac en los tres puntos X relacionados con la simetría del BZ.