マルチフェロイクス：ファンデルワールス・マルチフェロイック物質における巨大なカイラル磁気電気振動

らせんスピン構造は、磁気的に誘起されたカイラリティーの表現であり、物質中の双極子秩序と磁気秩序をもつれさせる。最近、らせん状ファンデルワールス・マルチフェロイクスが超薄膜の限界にまで発見され、二次元における大きなカイラル磁気電気相関が期待されている。しかし、こうした結合の正確な性質と規模は、現状では分かっていない。今回我々は、剥離ファンデルワールス・マルチフェロイック物質において、エナンチオピュアなドメインの動的な磁気電気結合の精密測定を行った。そして、一連の超高速光プローブを用いて、集団的なエレクトロマグノンモードと共鳴したこの相互作用を評価し、その振動がこの物質の双極子秩序と磁気秩序に与える影響を捉えた。我々のデータは、テラヘルツ周波数での巨大で自然な光学的活性を示しており、これは電気分極成分と磁化成分の間の直交変調を特徴としている。第一原理計算からはさらに、これらのカイラル結合が非共線的スピンテクスチャーと相対論的スピン–軌道相互作用の相乗効果に起因し、その結果として格子媒介効果よりも大幅な増強が生じることが示された。今回の発見は、絡み合った秩序が二次元極限において独自の機能性を実現する可能性を浮き彫りにしており、テラヘルツ速度で動作するファンデルワールス磁気電気デバイスを開発する道を開く。

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