太赫兹场激活极性斯格明子
材料科学
2025-10-16 v3 应用物理
摘要
揭示由耦合自由度产生的集体模式对于理解固体中的复杂相互作用和开发新功能至关重要。当两个在不同长度尺度上有序的自由度相互作用时，会涌现出独特的集体行为。极性斯格明子——铁电超晶格中的三维电极化纹理——在纳米尺度上以非平凡拓扑破坏晶格连续性，由此产生此前未被探索的集体模式。在此，我们利用太赫兹场激发和飞秒X射线衍射，发现了子太赫兹集体模式，称为'skyrons'，其表现为原子位移的旋转图案，功能上充当原子级齿轮组。动量分辨的时域漫散射测量揭示了skyrons色散关系中的避交叉。我们进一步证明skyrons的振幅和色散可通过样品温度和电场偏置进行控制。原子尺度模拟和动力学相场建模提供了对三维晶体学和极化动力学的微观洞察。skyrons的发现及其与太赫兹场的耦合为拓扑极性结构的超快控制开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2505.09958,
title = {Terahertz-field activation of polar skyrons},
author = {Huaiyu Wang and Vladimir Stoica and Cheng Dai and Marek Paściak and Sujit Das and Tiannan Yang and Mauro A. P. Gonçalves and Jiri Kulda and Margaret R. McCarter and Anudeep Mangu and Yue Cao and Hari Padma and Utkarsh Saha and Diling Zhu and Takahiro Sato and Sanghoon Song and Mathias Hoffmann and Patrick Kramer and Silke Nelson and Yanwen Sun and Quynh Nguyen and Zhan Zhang and Ramamoorthy Ramesh and Lane Martin and Aaron M. Lindenberg and Long-Qing Chen and John W. Freeland and Jirka Hlinka and Venkatraman Gopalan and Haidan Wen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.09958},
year = {2025}
}