Birrefringência circular Magnon - rotação de polarização de ondas de spin e suas aplicações
p Estados linearmente polarizados de ondas de spin antiferromagnéticas observadas. O ângulo de polarização muda no espaço, o que de fato é um efeito análogo à 'birrefringência circular' da luz. Crédito:Taku J Sato
p Uma equipe internacional de pesquisadores da Tailândia, os EUA e o Japão realizaram um estudo aprofundado de um comportamento exótico de um material denominado antiferroímã não centrossimétrico. O time, monitorar o comportamento da propagação de ondas de spin em material magnético, relatou suas descobertas, que mostram a primeira evidência direta dos magnons não recíprocos. p Um efeito de birrefringência circular, em que fótons viajando dentro de um certo tipo de cristal têm velocidades diferentes dependendo de sua polarização circular é bastante comum. Em outras palavras, fótons canhotos podem viajar mais rápido do que fótons destros. Quando este efeito aparece sob um campo magnético externo finito, é chamado de efeito Faraday, em que a polarização da luz gira à medida que se propaga ao longo do cristal com o ângulo de rotação linearmente dependendo do campo. Existem aplicações úteis deste efeito em tecnologias ópticas e fotônicas modernas. Os isoladores ópticos usam o efeito Faraday, enquanto a gravação magneto-óptica é baseada em sua variante de reflexão, o efeito Kerr.
p Outros sistemas também exibem comportamentos que se assemelham ao efeito de birrefringência circular. Em um material magnético ordenado, uma excitação de spin também pode se propagar ao longo do cristal. Essa excitação é chamada de magnon. Semelhante aos estados de polarização dos fótons, os magnons em um antiferroímã também têm dois estados distintos - circular à esquerda e circular à direita. Na maioria dos materiais magnéticos, esses dois estados têm a mesma energia e, portanto, são indistinguíveis. Contudo, em um certo tipo de material magnético, esses dois estados de magnons se comportam de maneira diferente devido à falta de simetria de inversão espacial na estrutura cristalina.
p Relações de dispersão de ondas de spin observadas e flutuações de spin correspondentes nos estados polarizados circularmente. Crédito:Taku J Sato
p Este fenômeno, chamados magnons não recíprocos, foi previsto por Hayami et al. Contudo, não houve observação direta desses magnons não recíprocos até este trabalho. A equipe de pesquisa realizou experimentos de espalhamento de nêutrons em monocristal α-Cu
2 V
2 O
7 e observaram evidências claras de diferentes relações de dispersão de energia-momento entre a propagação do magnon circular à esquerda e à direita. Os dados experimentais são confirmados por cálculos de ondas de spin linear.
p Este novo regime de materiais magnéticos poderia ter aplicações em eletrônicos baseados em magnons (magnônicos), como o transistor de efeito de campo de onda de spin.