绝缘反铁磁体中磁振子谱的光调控
强关联电子
2026-04-21 v1 材料科学
摘要
飞秒光脉冲开辟了超快动力学的新前沿，使得直接访问量子材料中的基本相互作用成为可能。在反铁磁体（AFMs）中，基本的量子力学交换相互作用主导着自旋动力学，这种访问尤其引人注目，它能够激发磁振子——集体自旋波模式——这些模式自然达到太赫兹（THz）频率和超音速。飞秒光脉冲提供了一条在整个布里渊区相干激发此类磁振子的途径。控制它们的光谱特性——例如磁振子带隙和色散——是下一个里程碑式的步骤，它能够实现对群速度、相干性和相互作用路径的动态调控。然而，实现这一点仍然是一个挑战，需要对底层的交换相互作用进行超快且持久的操控。在此，我们展示了在 DyFeO3——一种具有强耦合电子和磁自由度的绝缘反铁磁体——中，共振的带隙以上光激发导致了太赫兹磁振子谱的显著重整化，包括磁振子带隙的近乎完全坍塌。我们的分析揭示，这种转变与近表面纳米尺度区域交换相互作用瞬时降低近 90% 相一致。这些发现为光驱动的、纳米尺度的反铁磁体自旋动力学控制建立了一条途径，为可重构、高速的磁振子和自旋电子学应用开辟了机会。
引用
@article{arxiv.2505.00459,
title = {Photoengineering the Magnon Spectrum in an Insulating Antiferromagnet},
author = {V. Radovskaia and R. Andrei and J. R. Hortensius and R. V. Mikhaylovskiy and R. Citro and S. Chattopadhyay and M. X. Na and B. A. Ivanov and E. Demler and A. V. Kimel and A. D. Caviglia and D. Afanasiev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.00459},
year = {2026}
}