Magnon birefringence — rotasi polarisasi gelombang putaran dan aplikasinya

Anonim

Sebuah tim peneliti internasional dari Thailand, AS dan Jepang telah melakukan studi menyeluruh tentang perilaku eksotis material yang disebut antiferromagnet noncentrosymmetric. Tim, memantau perilaku propagasi gelombang spin dalam material magnetik, telah melaporkan temuannya, yang menunjukkan bukti langsung pertama dari magnit nonreciprocal.

Efek birefringence melingkar, di mana foton yang berjalan di dalam jenis kristal tertentu memiliki kecepatan yang berbeda tergantung pada polarisasi melingkar mereka cukup umum. Dengan kata lain, foton tangan kiri mungkin melakukan perjalanan lebih cepat daripada foton tangan kanan. Ketika efek ini muncul di bawah medan magnet eksternal yang terbatas, itu disebut efek Faraday, di mana polarisasi cahaya berotasi ketika merambat sepanjang kristal dengan sudut rotasi secara linier tergantung pada medan. Ada aplikasi yang berguna dari efek ini dalam teknologi optik dan fotonik modern. Isolator optik menggunakan efek Faraday, sedangkan perekaman magneto-optik didasarkan pada varian pantulannya, efek Kerr.

Sistem lain juga menunjukkan perilaku yang menyerupai efek birefringence melingkar. Dalam bahan magnet teratur, eksitasi spin juga dapat menyebar di sepanjang kristal. Eksitasi ini disebut magnon. Mirip dengan keadaan polarisasi foton, magnons dalam antiferromagnet juga memiliki dua keadaan yang berbeda-kiri-lingkaran dan kanan-melingkar. Dalam kebanyakan material magnetik, kedua keadaan ini memiliki energi yang sama dan karenanya tidak dapat dibedakan. Namun, dalam jenis tertentu bahan magnetik, kedua keadaan magnons berperilaku berbeda karena kurangnya simetri inversi spasial dalam struktur kristal.

Fenomena ini, yang disebut nonreciprocal magnons, telah diprediksi oleh Hayami et al. Namun, belum ada pengamatan langsung terhadap magnit nonreciprocal ini sampai pekerjaan ini berhasil. Tim peneliti melakukan eksperimen hamburan neutron pada kristal tunggal α-Cu 2 V 2 O 7 dan mengamati bukti yang jelas dari hubungan dispersi energi-momentum yang berbeda antara propagasi magnon kiri-melingkar dan kanan-melingkar. Data eksperimen dikonfirmasi oleh perhitungan spin-wave linier.

Rezim bahan magnetik baru ini dapat memiliki aplikasi dalam elektronik berbasis magnon (magnonics) seperti transistor efek medan gelombang-putar.

menu
menu