Итогом сотрудничества учёных Осакского и Токийского университетов стало открытие нового магнита, который позволяет контролировать фермионы Дирака с нулевой массой. Эта инновация откроет новое направление в исследованиях сильнокоррелированного транспорта электронов Дирака, и будет содействовать реализации высокопроизводительных спинтронных схем.

Магнит состоит из высококачественных монокристаллов EuMnBi2, синтезированных методом флюсового роста в глубоком вакууме. Его гибридная архитектура образована двумерными слоями висмута — с электронами Дирака и европия — с магнитными свойствами.

Наличие сильной корреляции между фермионами и магнитным состоянием, было подтверждено измерениями электрического сопротивления в интенсивном магнитном поле (в районе 30–60 тесла) и экспериментами на магнитное рассеяние с использованием рентгеновского синхротронного источника в Photon Factory Исследовательского института стрктуры материалов.

Учёные установили, что электрическое сопротивление существенно меняется в зависимости от магнитного порядка европия. Также было обнаружено, что при ориентации магнитного поля перпендикулярно двумерным слоям висмута, поворот магнитного момента на 90° приводит к снижению перпендикулярной проводимости на 1000% — фермионы Дирака локализуются в пределах каждого слоя.

Такая блокировка позволила авторам, впервые в объёмных магнитах Дираковских фермионов, наблюдать объёмный полуцелый квантовый эффект Холла, при котором значение сопротивления Холла становится дискретным.