DIRAC3D — Excitations de basse energie dans les semimétaux tridimensionnels de Dirac et de Weyl

Le projet DIRAC3D vise à accroître radicalement la connaissance expérimentale et théorique des semi-métaux 3D de Dirac et de Weyl qui ont récemment émergé et représentent actuellement un captivant terrain de jeu pour la physique de la matière condensée fondamentale et appliquée. Nous proposons une véritable exploration de leurs propriétés électriques et optiques dans une large gamme de champs magnétiques, à l'aide d'outils avancés de transport électrique et de spectroscopie optique, du Terahertz à la gamme spectrale visible. Nous analyserons leurs propriétés physiques uniques, dues à la présence de particules tridimensionnelles sans masse aux nœuds de Dirac et de Weyl, ainsi qu’à celle d’états de surfaces caractéristiques. Les expériences proposées, soutenues par une modélisation théorique appropriée, nous permettront de caractériser en détail les bandes coniques tridimensionnelles (formes, isotropies, gammes d'énergie...) dans des matériaux de Dirac et de Weyl sélectionnés (en l’occurrence dans Cd3As2, TaAs, ZrTe5 ou ZrSiS). D'autres activités expérimentales comprendront par exemple la recherche d'excitations optiques spécifiques liées à la présence d’arcs de Fermi et d’états massifs aux surfaces de ces semi-métaux de Dirac et de Weyl, ou encore l’exploration du phénomène de magnétorésistance linéaire observé de manière générique dans les matériaux 3D à structures de bandes coniques. Nos objectifs ultimes incluent la découverte de preuves catégoriques de l'anomalie chirale dans les semi-métaux de Weyl et l'exploration des fascinantes propriétés optiques et électriques des semi-métaux de Dirac et de Weyl, dont le potentiel applicatif à long terme est également pertinent.