通过极化中子在 MnF$_2$ 中揭示反歧磁性

受反歧磁体的自旋器件应用潜力的驱动，最近观察到一种称作反变磁性 (altermagnetism) 的对称性磁性体，其兼具铁磁体与反歧磁体的吸引特性。该类系统近年来受到广泛关注，已通过 ARPES 和 RIXS 等手段在少数材料中获得直接光谱证据。无穿弹性中子散射 (INS) 是探测磁性最强大的直接手段之一，最近被用于观测 MnTe 中 magnon 带的分裂，其与反变磁性相符，尽管该分裂的性质与来源尚未完全阐明。然而，利用极化中子测量 magnon 带的手性是发挥中子散射完全功效的关键。该测量可直接从自旋波激发中表征反变磁性。在本文中，我们报告了对 MnF$_2$ 的研究——此前被视为典型反歧磁体的材料——的极化 INS 数据，证明其实际为反变磁体。长期以来，人们已认识到该材料的 magnon 带应存在来自远程偶极耦合的微弱分裂。我们的实验数据首次直接可视化了该分裂。尽管偶极分裂本身并不构成反变磁性，但利用带偏置样品的数据揭示了中子散射截面在两个 magnon 模态之间呈现非零手性，这正是反变磁性的特征。本发现凸显了极化 INS 在表征反变磁体方面的潜力，尤其是其对 magnon 谱中细节结构的卓越灵敏度。