利用康普顿散射揭示隐藏的磁电多极子

磁电多极子在空间和反演 $\cal I$ 以及时间反演 $\cal T$ 对称性下均为奇宇称，是理解和表征磁电材料的基础。然而，这些磁电多极子的探测通常并不直观，因为它们在常规实验中保持“隐藏”，部分原因是许多磁电材料表现出组合的 $\cal IT$ 对称性。在本工作中，我们表明反对称康普顿轮廓是所有磁电多极子的独特特征，因为磁电多极子的非对称磁化密度通过自旋轨道耦合与空间耦合，从而产生反对称康普顿轮廓。我们利用对称性分析发展了反对称康普顿散射的关键物理，并使用具有磁电多极子的两种著名代表性材料（绝缘体LiNiPO$_4$和金属Mn$_2$Au）的显式第一性原理计算加以证明。我们的工作强调了自旋矩取向、自旋轨道耦合和能带结构在磁电材料中产生反对称康普顿轮廓的关键作用。