超快自旋动力学中磁惯性的相对论理论

可能的磁惯性效应的影响最近在超快磁化动力学和翻转中引起了关注。在此，我们基于 Dirac-Kohn-Sham 框架严格推导了 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程中的惯性描述。使用直到 $1/c^4$ 阶的 Foldy-Wouthuysen 变换，通过运动动力学方程中磁化的 2$^{\rm nd}$ 阶时间导数给出了纯系统的本征惯性。因此，惯性阻尼 $\mathcal{I}$ 是一个高阶自旋轨道耦合效应，$\sim 1/c^4$，相较于阶数为 $1/c^2$ 的 Gilbert 阻尼 $\Gamma$。因此，惯性预计仅在超短时间尺度（亚皮秒）上起作用。我们还表明，Gilbert 阻尼和惯性阻尼分别通过磁化率张量的虚部和实部相互关联。