三重旋转对称磁性超材料中的定向自旋驱动光电流

       电子自旋极化的操纵是自旋电子学的一个重要课题，研究学者们发现可以利用激光激发并控制自旋电流，例如拓扑绝缘体中自旋极化电流的光自旋控制、磁多层膜结构中由超快激光产生的超扩散自旋电流、铁磁绝缘体中自旋波传输等均产生纯自旋电流。此外，在自旋相关散射中，纯自旋电流在外加磁场作用下转化为自旋极化电流，并产生磁光电效应(MPGE)。未来的自旋电子学和量子技术将需要一系列技术来操纵纳米器件中的电子自旋，特别是自旋电流的多维调控是信息传输和处理的关键问题，有助于高效低能耗的自旋电子器件的研发，然而室温下对自旋电流的全方向调控以及对幅值的控制依然比较困难。

       近日，日本东北大学Masakazu Matsubara等人提出了一种具有三重旋转对称性结构的人工磁性超材料(MM)，由于这种特殊的对称性和多层磁性金属中较高的剩余磁化强度，自旋偏振光电流的方向和大小均可以通过调节激发光的偏振态来控制，而无需任何外部偏置磁场，并且还具备在弱磁场下光电流的自旋切换特性。纳米尺度的对称工程可以将已知的磁体转化为在室温下工作的功能性光自旋电子材料，该工作所提出的纳米尺度对称性MM实现了对室温下的自旋电流的高度调控，为人工光自旋电子器件的研究设计提供了重要的指导意见。相关工作发表在《Nature Communications》上。（袁铭谦）

      文章链接：M. Matsubara, T. Kobayashi, H. Watanabe, et al. Polarization-controlled tunable directional spin-driven photocurrents in a magnetic metamaterial with threefold rotational symmetry. Nat. Commun. 13, 6708 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-34374-7