非磁性固体中普适对称保护的永久性自旋纹理
材料科学
2025-09-15 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
门屈金周期表的意义超越了元素分类；它在发现新元素和新性质方面具有惊人的预测能力，揭示了自然中隐藏的对称模式，这些模式在量子力学的出现后才得以完全理解。基本材料性质，如电子传输和磁性，也受晶体对称性的支配。在特别是，自旋输运取决于电子状态的自旋极化性；最近发现的材料中，电子自旋极化性独立于动量——这一属性称为永久性自旋纹理 (PST) ——的材料承诺延长自旋寿命和高效自旋积累。本文建立了晶体中对称保护 PST 存在的一般条件。通过系统地分析所有 230 个晶体学空间群，类似于元素在周期表中的情况，我们证明 PST 在所有缺乏倒置对称性的非磁性固体中普遍存在。利用群论，我们确定 Brillouin 区内存在 PST 的区域并确定相应的自旋极化方向。我们的发现得到代表性材料的一阶原理计算的支持，为基于 PST 的稳健自旋器件的发现指明了道路。
引用
@article{arxiv.2409.13632,
title = {Universal symmetry-protected persistent spin textures in nonmagnetic solids},
author = {Berkay Kilic and Sergio Alvarruiz and Evgenii Barts and Bertjan van Dijk and Paolo Barone and Jagoda Slawinska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.13632},
year = {2025}
}