Weyl半金属受到材料科学家的高度追捧。首次预测是在2010年代初，它们属于一类拓扑材料，其独特的输运、光学和热电行为归功于独特的几何和拓扑特征，而不是它们的化学成分。Weyl半金属的不同之处在于，由于电子能带结构中存在节点，它们的电子表现得好像是无质量的，从而导致了不寻常和有趣的性质。
很长一段时间以来，科学家们一直在寻找这些材料在现实世界中的例子。在这些物质中——或者更好的，是一种铕、镉和砷的化合物，EuCd2As2，基于密度泛函理论(DFT)计算的计算研究以及一些实验研究已经将其描述为磁性Weyl半金属。
“令人兴奋的原因是，根据计算，应该可以使用小磁场来操纵这种材料的拓扑特性，”弗里堡大学教授、国家研究能力中心NCCR MARVEL成员Ana Akrap说。
“我们的想法是，在材料中有两个条带，当它们分开时没有什么特别的事情发生，但是当你施加磁场时，它们被一个拉到另一个上面，这就形成了一个Weyl半金属。总体思路是利用磁力来控制拓扑结构，这将是一件大事。”
但在一项刚刚发表在《物理评论快报》上的新研究中，由Akrap领导的一个国际研究小组以前所未有的细节研究了这种材料，最终发现它是一种磁性半导体——仍然是一种非常有趣的材料，但不是一种令人垂涎的半金属。然而，“文献中有大约30篇论文，包括理论和实验，都说这是一种Weyl半金属，关键的信息是我们都应该更加小心，”Akrap说。
为了进行实验，研究小组成功地合成了高质量的EuCd2As2样品，既以金属形式存在，又首次以绝缘晶体的形式存在。制造非常干净的样品的能力使研究小组能够比以前的研究更准确地测量材料的磁性和电学行为。
阿克拉普解释说:“我们的晶体种植者用来提取样品的配方确实非常奇特，基本上是先做一个结晶，然后用这个微小的晶体作为下一次合成的种子。”但最重要的是，我们从清洁材料开始，特别是购买极纯的铕，这是不容易找到的。”
然后，研究小组应用了多种技术——包括电子输运、光谱学和激发态光发射光谱——来测量这种材料在不同温度和高达16 t的外部磁场下的行为。结论是，这种化合物表现得像磁性半导体，因此结合了反铁磁性行为和导电性能，导电性能介于导体和绝缘体之间，带隙为0.77 eV。
虽然施加外部磁场确实会对其行为产生强烈影响，特别是减少约125 meV的带隙，但即使在强磁场下，该材料仍然表现为半导体，没有向Weyl半金属过渡的迹象。
为什么这么多的研究都把EuCd2As2弄错了呢?Akrap指出其中一个主要原因是铕在f轨道上有电子，而这些电子对于DFT来说是出了名的难以模拟的。“这是一个众所周知的问题，在漫威联盟中，有人知道如何处理它，所以希望我们能取得进展。”
但从积极的一面来看，Akrap说，“这项研究显示了光谱学的力量，这种技术可以真正显示材料是什么。光学在过去是更重要的，它应该收回它的空间。角度分辨光谱学(ARPES)是一种非常好的技术，因为它可以直接显示波段结构，但也有缺点。它只显示了被占领的州，而不是自由的州。在光学中你可以看到它们。一般来说，过度依赖特定技术是一个应该解决的问题。”
