金属中的费米面是电子占据和未占据能态之间的边界。费米面通常是一个封闭的轮廓，并形成球体、椭球体等形状。位于费米表面的电子控制着材料的许多特性，例如电导率、导热率、光学特性等。在极少数情况下，费米面表面包含称为费米弧的不连续部分，这些部分通常与超导等奇异态相关。
研究小组负责人亚当·卡明斯基指出，新发现的费米弧是电子带分裂的结果，这是由占样品50%的Nd原子的磁序引起的。然而，团队在NdBi 中观察到的电子分裂并不是典型的能带分裂行为。
有两种已确定的能带分裂类型——塞曼和拉什巴。在这两种情况下，带子在分裂后都保持其原始形状。研究小组观察到的带分裂导致了两个不同形状的带。随着样品温度降低，这些能带之间的间隔增加并且能带形状发生变化，表明费米子质量发生变化。
卡明斯基说：“这种分裂非常非常不寻常，因为这些带之间的间距不仅在增加，而且它们的曲率也在变化。” “这与人们迄今为止观察到的任何其他东西都非常不同。”
先前已知的威尔半金属中的费米弧案例一直存在，因为它们是由材料的晶体结构产生的，而晶体结构难以控制。然而，团队在NdBi 中发现的费米弧是由样品中Nd 原子的磁有序引起的。通过施加磁场，并且可能通过将Nd 离子交换为另一种稀土离子，如铈、镨或钐（Ce、Pr 或Sm），可以轻松改变该顺序。由于艾姆斯实验室是稀土研究领域的世界领先者，因此可以轻松探索这种成分的变化。
卡明斯基说：“一旦样品变得反铁磁性，这种新型费米弧就会出现。因此，当样品呈现磁序时，这些弧就会出现，似乎是凭空出现的。”
卡明斯基表示，这些新费米弧的另一个重要特征是它们具有所谓的自旋纹理。在普通金属中，每个电子态都被两个电子占据，一个向上自旋，一个向下自旋，因此不存在净自旋。新发现的费米弧在每个点都有一个单一的自旋方向。由于它们仅以磁有序状态存在，因此可以通过应用超快激光等磁脉冲来非常快速地打开和关闭这些电弧。
卡明斯基说：“拥有这样的自旋装饰或自旋纹理非常重要，因为电子领域的追求之一就是摆脱基于电荷的电子产品。你现在使用的所有东西都是基于在电线中移动电子，这会引起耗散。”
控制电子自旋的能力与称为自旋电子学的信息技术新分支有关，它基于电子自旋而不是沿着电线移动电荷。
卡明斯基解释说：“我们不是移动电荷，而是翻转自旋方向，或者使自旋沿着导线传播。从技术上讲，这些自旋变化不应该耗散能量，因此以自旋或以下形式存储信息：旋转旋转中移动信息并不需要太多能量。”
卡明斯基强调了这一发现对该领域的重要性，但他表示，在将这些发现应用于新技术之前，还有很多工作要做。
