尋找具有獨特電子特性的新型材料一直是凝聚態物理學研究的驅動力。在這一領域，含有狄拉克費米子的材料因其獨特的性質而備受關注。狄拉克費米子以物理學家狄拉克的名字命名，由于其無質量（或接近無質量）的特性和線性色散關系，它們表現出類似于光子的行為。

然而，在現實材料中實現這些特性一直是一個挑戰。最近，一篇發表在《材料進展》的一篇論文對這一課題進行了研究。該團隊使用電子自旋共振光譜技術，在一種有機晶體材料α-ET2I3中發現了近乎三維的狄拉克費米子。

狄拉克的相對論量子力學理論預測了具有獨特性質的粒子存在。這些粒子后來被稱為狄拉克費米子，它們具有零質量（或非常接近零）并且在其動量和能量之間表現出線性關系。這種線性色散關系與傳統電子中觀察到的典型拋物線關系形成鮮明對比。由于其無質量的特性，狄拉克費米子的行為與普通電子不同，它們表現出高遷移率，并可能導致超導等新現象，其超導溫度比目前可達到的溫度高得多。

雖然狄拉克費米子的理論框架已經存在，但將其轉化為實際材料卻被證明是困難的。理想的情況是創造一種材料，其帶結構類似于動量空間中的單點(狄拉克點)。然而，在實際材料中實現這一點往往會導致更復雜的能帶結構：具有多個狄拉克點或根本沒有狄拉克點的能帶結構。此外，與材料晶格結構的相互作用會給狄拉克費米子引入質量，從而抵消它們的獨特性質。

有機材料因其可調諧的電子特性，成為了狄拉克費米子的潛在宿主。α-ET2I3是一種被廣泛研究的有機電荷轉移配合物，這是一種電子在不同分子之間轉移的材料類型，這種轉移可以導致材料結構內形成新的電子能帶。研究團隊假設α-ET2I3可能由于其構成分子的電子結構之間的相互作用而包含狄拉克費米子。

電子自旋共振（ESR）光譜是一種用于探測材料中未配對電子的自旋特性的強大工具，它被證明是解開α-ET2I3奧秘的關鍵。通過分析ESR信號的溫度依賴性，研究人員觀察到100開爾文以上的明顯異常。他們認為，這種異常可以歸因于材料內部近乎3維的狄拉克費米子，這些費米子與傳統材料中通常發現的標準費米子共存。近三維狄拉克費米子的存在歸因于ET和I3分子之間緊密的電荷轉移相互作用，導致了對溫度敏感的三維能帶結構和與溫度無關的電阻率行為。

在有機晶體材料中發現近三維Dirac費米子具有多方面的突破意義。首先，它挑戰了對固體帶結構的傳統理解，因為三維帶結構不能在四維空間中描述。其次，用于分析這些帶結構的方法，提供了一種其他方式無法獲得的重要信息的通用方式。含有狄拉克費米子的材料因其獨特的電子屬性有可能徹底改變各種技術應用，它們可能導致新電子設備、傳感器甚至量子計算機的發展。