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兰州大学贾成龙教授研究组在《Nature Communications》上发表重要论文

2019-05-09  磁学实验室

物理科学与技术学院,磁学与磁性材料教育部重点实验室贾成龙教授研究组在自旋波电子学领域取得重要进展。近日,该研究组以“Twistedmagnon beams carrying orbital angular momentum”为题,在国际著名综合学术期刊《Nature Communications》上发表论文(链接地址:https://www.nature.com/articles/s41467-019-10008-3)。

磁性是材料最为重要的基本物理属性之一,也是现代信息社会得以建立的基石。磁有序系统的低能集体激发态(自旋波),由于其高频率(GHz及以上)、短波长(微纳米尺度)、和无焦尔热损耗的物理特性,成为自旋信息通讯和wave-based computing的理想候选。如何高效率且精确控制自旋波携带的信息与传播过程是自旋波电子学未来能否取得成功的关键因素。然而,现有的自旋波激发只能携带一个量子自旋角动量,并且相干传播受到系统阻尼效应的严重制约。这些性质为自旋波的未来应用带来了很大的潜在隐患。

贾成龙教授研究组和德国合作者提出了一类新的自旋波激发态:Twisted-mognon。为自旋波引入了新的、独立的内禀物理自由度:轨道角动量。轨道角动量原则上可以任意大小取值,跟twisted-magnon的拓扑核是紧密联系在一起的,且不随系统阻尼效应而衰减。通过量子Aharanov-Casher效应,可实现对拓扑核的电场直接调控,获得巨轨道霍尔效应。对twisted-magnon的研究,拓展和加深了我们对量子磁性的理论理解和认识,也期望为新型信息功能器件的设计和开发提供思路和参考。

该工作获得国家自然科学基金面上(11474138)和重点(11834005)项目,德国联合研究重大科学计划(SFB 762 SFB TRR 227)和教育部创新团队发展计划(IRT-16R35)的资助。