Физики нашли поверхностные спин-орбитальные хиральные токи

Физики обнаружили признаки поверхностных спин-орбитальных хиральных токов на поверхности рутената стронция Sr₂RuO₄. Это им удалось при помощи нового метода, основанного на циркулярно поляризованной, спин-селективной фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением. Статья об этом опубликована в журнале Nature.

Взаимосвязи между симметрией кристаллов, электронными корреляциями и электронной структурой определяют образование большого количества нетрадиционных фаз материи, включая магнитоэлектрические контурные токи и хиральный магнетизм. Обнаружение этих скрытых связей является важной целью физики конденсированного состояния. Однако до сих пор нестандартные формы магнетизма с хиральным электронным упорядочением было трудно обнаружить экспериментально.

Федерико Маццола (Federico Mazzola) из Университета Ка-Фоскари в Венеции совместно с коллегами из Дании, Италии, Польши, Франции и Южной Кореи развил теорию хиральных основных состояний с нарушенной симметрией. Для изучения таких состояний физики предложили новую методологию на основе циркулярно поляризованной, спин-селективной фотоэлектронной спектроскопии, которая чувствительна к спин-орбитальному и угловому моменту. Ученые применили этот метод для изучения рутената стронция и обнаружили в нем признаки существования хиральных состояний с нарушенной симметрией.

Однако, по словам ученых, наблюдаемый эффект оказался незначительным. Это не позволило исключить возможность того, что наблюдаемое нарушение симметрии может возникнуть из-за других хиральных упорядочений, которые нарушают как временную, так и зеркальную симметрию. Физики отмечают, что тем не менее их работа стимулирует совместное использование кругового дихроизма и спин-селективной фотоэмиссии для исследования величин спина, орбитального момента и их комбинации для выявления их связи с симметрией кристаллов, которые выступают маркерами скрытых упорядоченных фаз.

Рутенат стронция не в первый раз становится объектом внимания ученых. Недавно в нем обнаружили демона Пайнса — спустя 67 лет после теоретического предсказания.