動態多鐵性，最新Nature!

1.【科學背景】

物質集體有序的出現是物理學中最基本和最有趣的現象之一，近年來，熱力學平衡中難以獲得的物質新有序態的動力學控制和創造受到了很大的關注。其中，動態多鐵性的理論概念被用來描述在非鐵磁材料中由于時間依賴電極化而產生的磁化現象，簡單地說，是晶體中離子的相干旋轉運動引起沿旋轉軸的磁矩。例如，SrTiO₃（STO）是一種室溫下具有立方鈣鈦礦結構的順電抗磁性材料，它是一種探測電場驅動動力學的合適材料。然而，鐵電模式對圓偏振、窄帶、太赫茲脈沖的響應以及由動態多鐵性引起的磁化潛在發生仍然未被探索。

2.【創新成果】

基于以上研究背景，瑞典斯德哥爾摩大學物理系S. Bonetti教授（通訊作者）等人嘗試使用以3 THz為中心，帶寬為0.5 THz的太赫茲脈沖進行研究，提供了SrTiO₃材料室溫磁化的直接證據。這個發現，為磁的控制提供了一條新途徑。相關研究成果以“Terahertz electric-field-driven dynamical multiferroicity in SrTiO₃”為題發表在最新Nature期刊上。

圖1. 動態多鐵性實驗實施示意圖。? 2024 Springer Nature

圖2. 時間分辨克爾旋轉的實驗檢測。? 2024 Springer Nature

圖3. 克爾旋轉對溫度和場的依賴關系。? 2024 Springer Nature

圖4. 動態多鐵性的實驗與模擬結果。? 2024 Springer Nature

3.【科學啟迪】

該工作提出的動態多鐵性室溫實現對多種材料具有普適性，而其中的很多材料常被用作基底，因此有望實現界面磁性狀態的驅動。也可以進一步擴展到二維材料，例如過渡金屬硫化物。這些發現將促進在超快和原子尺度下對角動量轉移微觀理解的研究，有助于進一步探索和理解凝聚態物質中的有趣糾纏。并且，也為磁控制提供了一條新途徑，例如通過光相干控制晶格振動來實現超快磁性開關。

原文詳情：M. Basini, et al. Terahertz electric-field-driven dynamical multiferroicity in SrTiO₃, Nature (2024). https://www.nature.com/articles/s41586-024-07175-9。