由铁旋转轨道纹理引起的非常规轨道电流与力矩
材料科学
2026-02-12 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
轨道角动量传输已成为操控磁性器件的一种极具前景的途径，然而其产生在很大程度上依赖于常规的轨道霍尔效应。在此，我们表明铁旋转序能够实现非常规轨道电流的电学产生。这些轨道电流是由铁磁序引起的自旋电流的轨道对应物，但其源于旋转诱导的对称性破缺，而非时间反演对称性破缺或自旋轨道耦合。利用紧束缚模型，我们确定了其内在的、非相对论性机制，并将其归类为电十六极矩，同时通过铁旋转材料 TiAu 的第一性原理计算证实了我们的发现。我们进一步表明，在铁旋转/铁磁金属双层结构中，这些由旋转诱导的轨道电流会导致表面轨道积累和非常规轨道力矩，从而实现确定性的无场翻转。我们的发现揭示了在常规轨道霍尔效应之外产生轨道电流的新途径，将轨道电子学研究的范畴扩展至包含新型铁性材料和高阶电多极矩。
引用
@article{arxiv.2505.04363,
title = {Unconventional orbital currents and torques due to ferro-rotational orbital textures},
author = {Daegeun Jo and Peter M. Oppeneer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.04363},
year = {2026}
}