太赫兹电场驱动的 SrTiO$_3$ 中动态多铁性

物质中集体序的出现是物理学中最基本且最引人入胜的现象之一。近年来,对热力学平衡中无法获得的新型有序态的超快动态控制与创制备受关注。其中,动态多铁性的理论概念被提出,用以描述在非铁磁材料中通过随时间变化的电极化产生磁化的现象。简言之,晶体中离子的大振幅相干旋转运动沿旋转轴诱导出磁矩。然而,该效应的实验验证仍然缺失。在此,我们提供了典型顺电钙钛矿 SrTiO$_3$ 中由于此机制而在室温下产生磁化的证据。为此,我们利用强圆偏振太赫兹电场共振驱动红外活性的软声子模式,并探测到巨大的磁光克尔效应。一个简单模型——包含由两个耦合非线性振子,其力和耦合由有限温度下的自洽声子理论从头计算导出——在时域和频域上定性地重现了我们的实验观测。当进一步考虑爱因斯坦-德哈斯效应倒易量的声子类比(亦称 Barnett 效应),即声子序的总角动量转移到电子角动量时,可获得该效应在定量上正确的大小。我们的发现展示了通过光对晶格振动的相干控制来设计超快磁开关的新路径。