未解缠绕轨道角动量作为自旋惯性的起源

最近的自旋惯性提出与观察，以及随之而来的高频自旋 nutation 模式，都在我们对磁化动力学提出了关键问题，尤其是考虑到其在磁存储和超快速开关中的高度相关性。尽管近期的进展取得了一定的成果，但对自旋惯性物理起源的明确鉴定尚未实现，从而无法提供预测能力。本文在讨论识别这一物理起源的一般原则后，考察了未解缠绕的轨道角动量（OAM），发现它是关键候选因素，尽管其通常较小的值。我们在二维亚晶格模型中处理 OAM 与自旋，推导出等效单亚晶格框架，用于磁化动力学，并作出适当的近似。后者自然表现出自旋惯性项和参数，而这些参数在其他情况下则是经验性地引入的。我们在模型中计算得到的惯性参数与其在铬中的实验观测值良好地一致。我们进一步阐明了可以验证或排除未解缠绕 OAM 作为高频模式起源的关键实验特征，同时避免在双亚晶格铁磁体中将不真实的光学模式误认为 nutation。我们的分析为最近新兴的 orbitronics 领域与自旋惯性之间的潜在联系提供了可能的链接，从而激励了在这两个领域的交叉领域进行研究。