Онлайн-семинар по спинтронике №30: Либор Шмейкал

Нарушение симметрии обращения времени в кристаллах и спиновое расщепление в коллинеарных антиферромагнетиках Этот онлайн-семинар был проведён 14 июля 2020 года доктором Либором Шмейкалом из Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце. Более подробную информацию о серии онлайн-семинаров по спинтронике можно найти на сайте https://www.spintalks.org. Аннотация: Релятивистская зонная структура твёрдых тел порождает функциональные возможности современных квантовых, топологических и спинтронных материалов [1]. Обычные коллинеарные антиферромагнетики демонстрируют спин-вырожденные полосы Крамерса [2] и на протяжении многих десятилетий считались исключёнными из физики спинового расщепления и спонтанных эффектов Холла. Наше недавнее предсказание нарушения симметрии обращения времени в кристаллах анизотропными плотностями намагниченности (см. рисунок) из-за коллинеарного антиферромагнетизма в сочетании с немагнитными атомами [3] меняет эту перспективу. В отличие от обычного релятивистского спин-орбитального взаимодействия, вызывающего расщепление спина, наше кристаллическое антиферромагнитное спиновое расщепление имеет обменное происхождение, может достигать гигантских значений в эВ и сохранять спиновое квантовое число. В этом докладе мы обсудим основные свойства этого нового типа антиферромагнитного спинового расщепления, его происхождение в локальной магнитной симметрии и критерии симметрии для его возникновения, а также проведем каталог широкого класса материалов-кандидатов. Кроме того, мы покажем, что это антиферромагнитное спиновое расщепление может генерировать кристаллический эффект Холла, управляемый посредством перегруппировки немагнитных атомов [3]. Наконец, мы представим экспериментальное открытие кристаллического эффекта Холла в антиферромагнетике диоксида рутения [4]. [1] Šmejkal, L., Mokrousov, Y., Yan, B. and MacDonald, A. H. Topological antiferromagnetic spintronics. Nat. Phys. 14, 242 (2018). [2] Шмейкал, Л., Железный, Й., Синова, Й. и Юнгвирт, Т. Электрическое управление квазичастицами Дирака с помощью спин-орбитального крутящего момента в антиферромагнетике. Phys. Rev. Lett. 118, 106402 (2017), arXiv (2016). [3] Шмейкал, Л., Гонсалес-Эрнандес, Р., Юнгвирт, Т. и Синова, Й. Нарушение симметрии обращения времени в кристалле и спонтанный эффект Холла в коллинеарных антиферромагнетиках. Sci. Adv. 6, eaaz8809 (2020), arXiv (2019). [4] Фэн З., Чжоу К., Шмейкал Л., Гонсалес-Эрнандес Р., Синова Дж., Юнгвирт Т., Лю З. и др., Наблюдение кристаллического эффекта Холла в коллинеарном антиферромагнетике, arXiv:2002.08712 (2020).