声子自旋与偶极矩旋转的集体干涉诱导圆二色性
材料科学
2026-04-07 v2
摘要
声子自旋的经典场描述依赖于连续弹性场在无穷小旋转下的不变性。然而,连续场中的局部介质元在微观层面可能包含大量振动粒子,例如具有多个原子的复杂晶格。我们发现这导致真实材料中的声子自旋不再是每个原子旋转的简单求和,而是许多原子的集体干涉,因为声子是跨越晶胞的相位相干的振动模式。我们通过推导复杂晶格中声子-光子相互作用下的红外圆二色性 (ICD),证明了集体干涉声子自旋表现为电荷极化晶胞的偶极矩旋转 (DMR)。我们将 DMR 与无干涉的局部原子旋转进行了比较,并在手性晶格模型和两种真实手性材料中展示了它们不同的 ICD 光谱。我们提出了在石英中利用 Γ 点附近的 Weyl 声子进行可探测的 ICD 测量。本研究揭示了集体干涉的重要作用,并为理解真实复杂晶格材料中的声子自旋提供了更深入的见解。
引用
@article{arxiv.2506.12695,
title = {Collective Interference of Phonon Spin and Dipole Moment Rotation Induced Circular Dichroism},
author = {Yizhou Liu and Yu-Tao Tan and Dapeng Liu and Jie Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.12695},
year = {2026}
}
备注
7 pages, 4 figures