پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست میگویند که دیرک مخروطی در فیلمهای نازک بیسموت و آنتیموان وجود دارد. این ادعا بسیار عجیب است زیرا تاکنون تصور میشد که تنها در گرافن ( و اخیرا هم در گرافین) میتوان تیرک مخروطی را مشاهده کرد. هر چند که این مطالعه در دماهای بسیار پایین انجام شده است با این حال احتمالا بتوان از این فیلمهای نازک در نسل جدید قطعات الکترونیکی استفاده کرد.
وجود دیرک مخروطی در فیلم آنتیموان-بیسموت
تیرک مخروطی نقطهای است که در آن باند ظرفیت و هدایت در یک ماده دو بعدی به هم برخورد میکنند. نزدیک شدن این باندها به نقطه دیرک بهصورت خطی صورت میگیرد بنابراین انرژی سینتیکی موثر الکترونهای هدایت (و حفرهها) بهصورت مستقیم با ممنتوم رابطه دارد. چنین رابطه غیرمعمولی تنها در فوتونها دیده میشود که فاقد جرم هستند. دلیل این امر آن است که انرژی الکترونها و دیگر ذرات ماده در سرعتهای غیرنسبیتی معمولا با مربع ممنتوم رابطه دارد. بنابراین الکترونها در نقطه دیرک به شکلی رفتار میکنند که گویی ذره نسبیتی بوده اما جرمی ندارند بنابراین میتوانند با سرعت بسیار بالا درون ماده حرکت کنند. از این ویژگی میتوان برای تولید ترانزیستورهای بسیار سریع استفاده کرد.
تاکنون نقطه دیرک تنها در گرافن دیده شده و اخیرا نیز در گرافین که از خانواده گرافن است نقطه دیرک مشاهده شده است. شانگ تانگ و میلدرد درسلهاوس از MIT اخیرا دریافتهاند که نقطه دیرک مخروطی در فیلم دو بعدی آنتیموان-بیسموت وجود دارد. تانگ میگوید چیزی که ما فهمیدیم آن است که این نقطه مخروطی منفرد در فیلم آنتیموان-بیسموت نه تنها عملکردی کمتر از دو نقطه مخروطی در گرافن ندارد بلکه بهتر از آن نیز است. برای مثال نقطه دیرک در گرافن ایزوتروپیک است بنابراین دستگاههای محدودی میتوانند از آن استفاده کنند اما نقطه مخروطی در این فیلم نازک محدوده وسیعی از آنایزوتروپی را داراست بنابراین ادوات مختلفی امکان استفاده از آن را دارند.
فیلمهای آنتیموان-بیسموت که دارای نقطه دیرک مخروطی هستند قادراند الکتریسیته را بهخوبی از خود عبور دهند و در عین حال هدایت گرمایی پایینی نیز دارند. این دو خصوصیت موجب شده است تا این فیلمها بهعنوان مواد ترموالکتریک مناسب شناخته شود. پژوهشگران این پروژه میگویند آنها قادرند شبه دیرکهایی با باند گپ مختلف تولید کنند بهطوری که بدون زوال هدایت الکتریکی، امکان افزایش آنتروپی وجود داشته باشد. مواد ترموالکتریک باید بتوانند محدوده تغییر دمای وسیعی را تحمل کنند از این لحاظ فیلم آنتیموان-بیسموت شرایط ایدهآلی را داراست بنابراین میتوان از آن در فضاپیماها که دمای میان بخش رو به خورشید و پشت به خورشید متفاوت دارند استفاده کرد.