金属手性磁体中的 gyrotropic 磁效应

我们研究了金属和半金属体系中 gyrotropic 磁效应(GME)，即光学手性性的低频极限。这些体系中， lacking 反演对称性的手性自旋纹理可通过 Hund 耦合作用于电子结构，从而导致新型低频光学活性。我们采用扰动理论和数值对角化，分别分析相对论和非相对论导电电子耦合自旋纹理的模型，探讨 GME 在 single-q 和 multi-q 纹理中的表现。推导了 rotatory power 的解析表达式，并以普适缩放函数表示。在基于真实材料参数的估计中，揭示了 rotatory power 的实验可行范围。GME 起源于导电电子的轨道和自旋磁矩，其中轨道部分与 Berry 曲率紧密相关，在相对论金属中发挥重要作用，但在无本征 Berry 曲率的非相对论金属中可被忽略。自旋贡献在费米能级较大的非相对论金属中可显著。我们的工作将 GME 确立为探测金属手性磁体中磁各向异性和对称性破坏的灵敏探针。