物理學家揭示了平面交變磁體中量子幾何引起的非線性傳輸

近年來，許多物理學家和材料科學家一直在研究一類新發現的磁性材料，稱為交變磁鐵。這些材料表現出一種獨特的磁性，不同於傳統的鐵磁性和反鐵磁性，其特點是電子的自旋根據其動量而變化。

這種獨特的磁性使得交變磁鐵在開發新的自旋電子學和。它還為拓撲材料（即具有源自其電子結構拓撲的獨特電子特性的系統）的研究開闢了新的可能性。

石溪大學的研究人員進行了一項研究，旨在更好地了解平面交流磁體的非線性響應。他們的論文，發表在物理評論快報，報告了對這些材料中源自其量子幾何形狀的非線性響應的觀察。

「最近， 已經證實了量子幾何在傳統 PT 對稱反鐵磁體二階響應中的預測作用，」該論文的合著者 Sayed Ali Akbar Ghorashi 告訴 Phys.org。

「在這些材料中，由於宇稱（P）和時間反轉（T）對稱性的結合，貝裡曲率（量子幾何張量的虛部）消失，並且表明二階響應由下式控制：量子度量（量子幾何張量的實部）。

交變磁鐵缺乏組合 PT 對稱性。因此，量子幾何對這些材料中所報告的非線性響應的影響仍然難以捉摸。

「我們工作的目標是推導出交流磁體的非線性響應，並區分貝裡曲率和量子度量的貢獻，」Ghorashi 說。 “我們的發現最終比預期更加引人注目。”

最初，Ghorashi 和他的同事著手研究交流磁體的非線性響應以及驅動該響應的因素。為此，他們首先計算了對交流磁體非線性響應的所有貢獻，直至三階，使用半經典玻爾茲曼理論。

「我們在散射時間中逐級揭示了每一項的量子幾何起源，」Ghorashi 說。 “接下來，對於每個平面交替磁體，我們使用對稱性來確定哪些貢獻在三階電導率的縱向和霍爾分量中保留。”

研究人員進行的計算和分析產生了令人驚訝且富有洞察力的結果。具體來說，他們發現了平面交變磁體中由材料的量子幾何形狀引起的非線性響應。

「值得注意的是，由於反演對稱性，交流磁體的二階響應消失了，」Ghorashi 解釋道。

「因此，據我們所知，它們是第一類以三階響應為主要非線性響應的材料。此外，我們表明，由於這些材料中存在較大的自旋分裂，這種響應是巨大的。此外，我們表明，由於這些材料中存在較大的自旋分裂，這種響應是巨大的。此外，交變磁體的弱自旋軌道耦合（與磁交換項相比）也出現在其非線性響應中，為此類新型材料提供了新穎的輸運表徵，而此前僅限於尋找線性反常霍爾電導率。

這項最新研究的結果為交流磁體及其研究開啟了新的可能性。最值得注意的是，它揭示了這類新發現的材料中非線性輸運的獨特特徵，這可以指導未來旨在進一步檢查它們並描繪其量子幾何的各個方面的實驗。

Ghorashi 補充說：“我們未來的一個研究方向將是超越弛豫時間近似，並研究無序效應，這種效應已被證明可以豐富 PT 對稱反鐵磁體的物理學。”

© 2024 科學 X 網絡