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二維磁性材料非線性光學(xué)研究獲重要進(jìn)展該成果8月1日發(fā)表在《自然》雜志上

2019-08-02 11:34:18來源：科技日報(bào)

復(fù)旦大學(xué)物理系吳施偉課題組與華盛頓大學(xué)許曉棟課題組合作

，在二維磁性材料雙層三碘化鉻中觀測到源于層間反鐵磁結(jié)構(gòu)的非互易二次諧波非線性...

復(fù)旦大學(xué)物理系吳施偉課題組與華盛頓大學(xué)許曉棟課題組合作，在二維磁性材料雙層三碘化鉻中觀測到源于層間反鐵磁結(jié)構(gòu)的非互易二次諧波非線性光學(xué)響應(yīng)

，成功揭示了三碘化鉻中層間反鐵磁耦合與范德瓦爾斯堆疊結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。該成果8月1日發(fā)表在《自然》雜志上

。

二維磁性材料是近年來國際上備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)

。然而由于該材料體系整體對外不表現(xiàn)出磁性，加之樣品既薄又小

，其實(shí)驗(yàn)研究一直是領(lǐng)域內(nèi)的一大難題

。

僅有幾個(gè)原子層厚的二維反鐵磁材料對外部的物理激勵(lì)

，一般難以產(chǎn)生可測量響應(yīng)

。吳施偉解釋說：“過去這個(gè)問題就像是燈光照不到的地方。然而就是這樣的一種‘暗’狀態(tài)

，現(xiàn)在能通過二次諧波的方式變‘亮’

。”據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中探測的反鐵磁材料僅有兩個(gè)原胞層厚度(厚度在2納米以下)

，在此條件下

，中子散射等測量手段很難奏效。針對這一問題

，團(tuán)隊(duì)基于多年在二維材料非線性光學(xué)研究領(lǐng)域的積累

，運(yùn)用了光學(xué)二次諧波這一方法來探測二維磁性材料的磁結(jié)構(gòu)與相關(guān)特性。

光學(xué)二次諧波不依賴于材料的宏觀磁性

，而取決于微觀磁結(jié)構(gòu)造成的對稱破缺

。雙層三碘化鉻在反鐵磁態(tài)下，其磁結(jié)構(gòu)不但打破了時(shí)間反演對稱性

，也打破了空間反演對稱性，由此產(chǎn)生強(qiáng)烈的非互易二次諧波響應(yīng)

。在體系升至轉(zhuǎn)變溫度以上

，或施加面外磁場拉為鐵磁態(tài)后，磁結(jié)構(gòu)的對稱性卻發(fā)生了改變

，這一二次諧波信號也隨之消失

。

研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)發(fā)現(xiàn)

，雙層反鐵磁三碘化鉻的二次諧波信號

，在響應(yīng)系數(shù)上有三個(gè)以上數(shù)量級的提升，比常規(guī)鐵磁界面產(chǎn)生的二次諧波更是高出十個(gè)數(shù)量級

。利用這一強(qiáng)烈的二次諧波信號

，團(tuán)隊(duì)得以揭示雙層三碘化鉻的原胞層堆疊結(jié)構(gòu)的對稱性。

責(zé)任編輯：孫知兵

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