双圆偏振光驱动的旋磁效应

近年来，拓扑半金属因其独特的能带结构及所呈现的诸多奇异量子现象而受到广泛关注。旋磁效应是描述缓慢变化的磁场作用下产生电流的现象，被认为自然旋光性在低频极限下的表现。理论研究表明，空间反演对称性破缺的手性外尔半金属是实现旋磁效应的理想平台，其旋磁系数与外尔半金属节点间能量分离成正比，这使得旋磁效应成为探测拓扑电子结构的直接手段。然而，该效应的实验观测仍面临两大关键挑战：首先，在多数空间反演对称破缺的外尔半金属中，时间反演对称性仍然保持，加之晶体对称性的约束，导致相反手性的外尔点在能量上简并，从而使净旋磁电流为零；其次，尽管部分本征手性半金属（如CoSi、AlPt）中外尔点能量发生分离，但体系中通常存在多对外尔点，各对外尔点所产生的旋磁响应相互叠加、干扰，使得对效应的直接探测与清晰辨识变得极为困难。因此，实现旋磁效应实验观测的核心关键在于获得仅含单一对且能级显著分离的外尔点的外尔半金属体系。

近日，重庆大学王锐、许东辉教授研究团队从理论上揭示了一条实现回转磁效应的新途径：利用双圆偏振光辐照各向异性节线半金属。该方案的核心在于，通过光场驱动选择性地破坏体系的空间对称性，从而在动量空间中诱导出仅存一对且能量显著分离的外尔点。这种受控的能带结构为产生纯净、可观测的旋磁电流提供了理想条件。通过第一性原理计算与弗洛凯理论结合，研究团队发现黑磷是该方案的理想载体材料。其固有的强晶体各向异性能够显著增强旋磁响应，理论预测所产生的旋磁电流密度可达μA/μm²量级。研究还表明，该电流可通过调控双圆偏振光的偏振态和强度进行连续操控，并论证了在现有激光技术与测量条件下实现的可行性。此项工作不仅为在凝聚态体系中直接观测长期难以捕捉的旋磁效应提供了明确的理论方案与材料平台，也凸显了光场对称性工程在调控拓扑物态方面的巨大潜力，为在凝聚态体系中探索光与物质的相互作用开辟了新视角。

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