Estados linealmente polarizados de ondas de espín antiferromagnéticas observadas. El ángulo de polarización cambia en el espacio, que de hecho es un efecto análogo a la "birrefringencia circular" de la luz. Crédito:Taku J Sato
Un equipo internacional de investigadores de Tailandia, y Japón han llevado a cabo un estudio exhaustivo de un comportamiento exótico de un material llamado antiferromagnet no centrimétrico. El equipo, monitorear el comportamiento de la propagación de ondas de espín en material magnético, ha informado sus hallazgos, que muestran la primera evidencia directa de los magnones no recíprocos.
Un efecto de birrefringencia circular, en el que los fotones que viajan dentro de un cierto tipo de cristal tienen diferentes velocidades dependiendo de su polarización circular es bastante común. En otras palabras, Los fotones zurdos pueden viajar más rápido que los fotones diestros. Cuando este efecto aparece bajo un campo magnético externo finito, se llama efecto Faraday, en el que la polarización de la luz gira a medida que se propaga a lo largo del cristal con el ángulo de rotación linealmente dependiendo del campo. Hay aplicaciones útiles de este efecto en tecnologías ópticas y fotónicas modernas. Los aisladores ópticos utilizan el efecto Faraday, Considerando que la grabación magnetoóptica se basa en su variante de reflexión, el efecto Kerr.
Otros sistemas también exhiben comportamientos que se asemejan al efecto de birrefringencia circular. En un material magnético ordenado, una excitación de espín también puede propagarse a lo largo del cristal. Esta excitación se llama magnón. Similar a los estados de polarización de los fotones, Los magnones en un antiferromagnet también tienen dos estados distintos:circular a la izquierda y circular a la derecha. En la mayoría de los materiales magnéticos, estos dos estados tienen la misma energía y, por lo tanto, son indistinguibles. Sin embargo, en cierto tipo de material magnético, estos dos estados de magnones se comportan de manera diferente debido a la falta de simetría de inversión espacial en la estructura cristalina.
Relaciones de dispersión de onda de espín observadas y las correspondientes fluctuaciones de espín en los estados polarizados circularmente. Crédito:Taku J Sato
Este fenómeno, llamados magnones no recíprocos, ha sido predicha por Hayami et al. Sin embargo, no ha habido observación directa de estos magnones no recíprocos hasta este trabajo. El equipo de investigación realizó experimentos de dispersión de neutrones en monocristal α-Cu 2 V 2 O 7 y observó una clara evidencia de diferentes relaciones de dispersión de energía-momento entre la propagación del magnón circular izquierda y circular derecha. Los datos experimentales se confirman mediante cálculos lineales de ondas de giro.
Este nuevo régimen de materiales magnéticos podría tener aplicaciones en la electrónica basada en magnones (magnónica), como el transistor de efecto de campo de onda de espín.
