Физики Стив Янг (Steve M. Young) и Чарльз Кэйн (Charles L. Kane) провели моделирование свойств ряда пока еще не созданных материалов на основе висмута и пришли к выводу, что они могут иметь часть положительных свойств графена без ряда его недостатков.

Новый материал, пока существующий лишь на кончике пера, роднит с графеном наличие в нем конусов Дирака. Следует пояснить, что конусы Дирака не совсем подобны конусу в привычном для нас виде. В каждом атоме графена три электрона связаны с электронами соседних атомов, а четвертый электрон каждого атома внутри своей "ячейки" не имеет определенной локализации, свободен, благодаря чему графен и электропроводен. Энергию этих нелокализованных электронов часто изображают в виде графика, вид которого напоминает песочные часы. Такие конусы с соединенными вершинами называют конусами Дирака. Благодаря им электроны в графене движутся с высокой скоростью и не обладают инерцией. Увы, в графене между двумя конусами есть запрещенная зона, что затрудняет его использование в электронике.

Исследовав свойства гипотетических висмутовых материалов, Янг и Эйн пришли к выводу, что хотя получить настоящий проводник, в котором между конусами Дирака не существовало бы запрещенной зоны, и невозможно, однако вполне реально получить не менее интересные трехмерные материалы с такими свойствами.

Согласно работе, опубликованной в Physical Review Letters, висмутовые кристаллы могут стать основой для создания топологических изоляторов и полуметаллов Вейля. В первом случае такие кристаллы смогут работать проводниками на своей поверхности, однако внутри изолятора (в его толще) ток распространяться не будет. А в полуметаллах Вейля образуются безмассовые фермионы, которые теоретически могут сделать их крайне эффективными материалами для фотонных кристаллов, по подвижности электронов близкими к графену.

Хотя на данный момент ни один из предложенных Янгом и Кэйном материалов не создан в лаборатории, ранее, в 2013–2014 годах, после сходной серии теоретических работ был получен первый полуметалл Вейля. Следует ожидать, что новые теоретические предсказания позволят получить новые экзотические материалы на базе висмута уже в ближайшее время.