近日，山東大學(xué)物理學(xué)院戴瑛教授團(tuán)隊(duì)在拓?fù)浯耪褡友芯款I(lǐng)域取得重要進(jìn)展。

磁振子是一種電中性的玻色型自旋集體激發(fā)，能夠在不產(chǎn)生焦耳熱損耗的情況下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)程自旋與信息傳輸，在高能效自旋波器件和新一代信息處理體系中具有重要應(yīng)用前景。近年來(lái)，磁振子與拓?fù)湮飸B(tài)的結(jié)合催生了拓?fù)浯耪褡舆@一新興研究領(lǐng)域。然而，實(shí)現(xiàn)磁振子拓?fù)湮飸B(tài)的可逆、非易失性調(diào)控，一直是該領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種由鐵電極化驅(qū)動(dòng)的磁振子拓?fù)湔{(diào)控新機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)翻轉(zhuǎn)鐵電極化方向可以實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸kagome晶格中磁交換相互作用參數(shù)的非易失性調(diào)控，從而在同一材料體系中實(shí)現(xiàn)二階拓?fù)浯耪褡咏^緣體、拓?fù)浯耪褡咏^緣體與常規(guī)磁振子絕緣體之間的可逆切換。這一拓?fù)湎嘧冞^(guò)程伴隨著自發(fā)磁振子能谷極化的反轉(zhuǎn)，揭示了鐵電調(diào)控磁振子拓?fù)渑c能谷自由度的內(nèi)在物理機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步預(yù)測(cè)具有呼吸kagome晶格結(jié)構(gòu)的二維材料Ti3I8是實(shí)現(xiàn)上述物理效應(yīng)的理想候選材料體系。該材料不僅支持由鐵電驅(qū)動(dòng)的磁振子拓?fù)湎嘧兒湍芄葮O化反轉(zhuǎn)，還表現(xiàn)出非易失性調(diào)控的谷相關(guān)磁振子輸運(yùn)行為，為磁振子谷電子學(xué)的研究提供了平臺(tái)。該研究工作在統(tǒng)一框架下實(shí)現(xiàn)了鐵電性、磁振子拓?fù)湮飸B(tài)、以及谷輸運(yùn)響應(yīng)之間的耦合，為構(gòu)建低能耗、可調(diào)諧的磁振子拓?fù)淦骷_(kāi)辟了新方向，也為多自由度協(xié)同調(diào)控的磁振子自旋電子學(xué)研究提供了重要理論參考。

原文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/588c-z8cy