
新加坡联合团队成功研制交变磁性光子晶体
2026-09-03
8月3日,新加坡国立大学仇成伟教授团队联合华南理工大学李志远教授团队在《自然·物理学》发文,研制出一种多层磁光晶体器件,并成功观测到其交变磁性的对称性特征。
交变磁性是一种新型磁相,具有类似于铁磁体的时间反演对称性破缺和动量依赖自旋劈裂特性,以及类似于反铁磁体的净零磁化特性。因此,交变磁性材料呈现出反常霍尔效应、磁光克尔效应、巨磁阻效应等多种新奇物理效应,极具科研价值和应用潜力。然而,已开展的交变磁性研究限于费米子体系,利用能带表征、输运测试、自旋分辨谱学手段可观测到动量依赖自旋劈裂,但在玻色子体系中尚未实现这种观测。对此,研究团队制备了一种由5层功能结构层构成的磁光晶体器件,其中,第一层(顶层)集成了钕铁硼永磁体阵列,第二层上的通孔阵列用以对准并固定永磁体,第三层集成了钇铁石榴石柱体阵列作为磁光晶体核心层使线偏振光的偏振面发生旋转,第四层上的吸收材料用于抑制边界反射,第五层上的钕铁硼永磁体阵列用以施加电磁约束并保证结构稳定性。研究团队基于该器件开展实验,成功观测到光子(玻色子)能带结构中的动量依赖自旋(偏振)劈裂和净零磁化,证实该器件实现了交变磁性,还观测到类似电子(费米子)的自旋-动量锁定。通过求解麦克斯韦方程组,研究团队证明了该器件中光子的动量依赖自旋劈裂由对称性特征主导,为开发兼具抗杂散场和自旋极化输运优势的自旋光子器件提供了可能。
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