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陈钢教授课题组提出“威尔磁子”概念
发布人:韦佳  发布时间:2016-09-27   浏览次数:168

    陈钢教授、虞跃教授课题组在研究中提出了“威尔磁子”(Weyl Magnon)这一全新概念。9月21日,相关研究论文《烧绿石反铁磁体系中的威尔磁子》(“Weyl magnons in breathing pyrochlore antiferromagnets”)发表于《自然通讯》(Nature Communications)。中国科学院理论物理所研究生李非也、复旦大学物理学系研究生李耀东为论文共同第一作者。

    磁有序态一般是被认为是平庸无奇的,然而基态的平庸并不一定代表激发态的平庸。陈钢教授课题组以一种崭新的视角去看待以前认为是平庸的磁有序态,探讨磁有序态自旋波能带的拓扑性质,指出平庸的基态也会有非平庸的拓扑自旋波激发,从而提出了“威尔磁子”的概念。

    20157月,威尔费米子首次被发现,这一发现对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的突破具有非常重要的意义。科学家把基本粒子分为玻色子和费米子两大类,费米子是组成物质的基本粒子。据陈钢教授介绍,威尔形式的能带结构是能带结构的拓扑学性质,和占据能带的粒子的统计性质没有关系,因此这样的能带结构既可以应用到电子体系而得到“威尔费米子”,也可以应用到玻色子体系,比如我们常见的自旋体系的自旋波,而得到“威尔磁子”。

    除了和“威尔费米子”相通的地方,“威尔磁子”有它的特质。首先它是玻色子,没有费米能级的概念,故而只能出现在有限能量的激发态上。另外,由于它是电中性的,在外磁场下不会出现像威尔费米子的洛伦兹耦合而形成朗道能级。磁场只有通过塞曼作用改变磁结构,而间接地移动“威尔磁子”在动量空间中的位置,这就提供了一种在实验上调控“威尔磁子”的方法。该研究还进一步讨论了威尔磁子的热输运、光学以及中子散射等实验上的行为,有助于让大家重新审视磁有序态的自旋波能带,而以拓扑的角度去检查自旋波的结构。

陈钢教授课题组的该项研究得到了国家“青年千人计划”和复旦大学启动经费的支持。