Hvordan spin danser med dipol

Den centrale fysiske egenskab ved multiferroiske materialer er eksistensen af ​​en kobling mellem magnetisme og polarisering. Oprindelsen og manifestationerne af magnetoelektricitet kan være meget forskellige i de tilgængelige multiferroiske systemer, med flere mulige mekanismer gemt bag fænomenerne. I en ny anmeldelse, forskere har beskrevet den grundlæggende fysik, der forårsager magnetoelektricitet fra et teoretisk synspunkt.

Både elektriske dipoler og centrifugeringsmomenter kan bestilles i faste stoffer, fører til ferro-type faser, f.eks. ferromagnetisme eller ferroelektricitet. Generelt, disse to frihedsgrader er ikke samtidigt aktive i faste stoffer. Multiferroics er de materialer med ordrer fra både spin -momenter og elektriske dipoler, som giver en ideel platform for disse to vektorer at vride sammen.

Stadig, koblingen mellem magnetisme og ferroelektricitet er utrivelig, da de adlyder forskellige fysiske regler. Fra det symmetriske aspekt, en elektrisk dipol bryder den rumlige inversionssymmetri, mens et spin -moment bryder tidsomvendelsessymmetrien. Mikroskopisk, eksistensen af ​​netmagnetisering kræver uparret spin, mens dipoldannelsen normalt har brug for tomme orbitaler. Så hvordan kan de danse sammen?

Takket være omfattende undersøgelser i de seneste årtier, forskere ved nu, hvordan man aktiverer begge frihedsgrader i faste stoffer og forbinder dem med hinanden. I en nylig Topical Review af Dong, Xiang og Dagotto, udgivet i National Science Review , forfatterne opsummerer mekanismer til at koble magnetisme og ferroelektricitet, som kan kategoriseres som tre veje:spin-orbit-kobling, spin-gitterkobling og spin-charge kobling. Disse fysiske mekanismer forklares med eksempler på typiske materialer.