近日，山東大學物理學院戴瑛教授團隊在拓撲磁振子研究領域取得重要進展。

磁振子是一種電中性的玻色型自旋集體激發(fā)，能夠在不產(chǎn)生焦耳熱損耗的情況下實現(xiàn)長程自旋與信息傳輸，在高能效自旋波器件和新一代信息處理體系中具有重要應用前景。近年來，磁振子與拓撲物態(tài)的結(jié)合催生了拓撲磁振子這一新興研究領域。然而，實現(xiàn)磁振子拓撲物態(tài)的可逆、非易失性調(diào)控，一直是該領域面臨的關鍵科學問題。針對上述挑戰(zhàn)，研究團隊提出了一種由鐵電極化驅(qū)動的磁振子拓撲調(diào)控新機制。研究發(fā)現(xiàn)，通過翻轉(zhuǎn)鐵電極化方向可以實現(xiàn)對呼吸kagome晶格中磁交換相互作用參數(shù)的非易失性調(diào)控，從而在同一材料體系中實現(xiàn)二階拓撲磁振子絕緣體、拓撲磁振子絕緣體與常規(guī)磁振子絕緣體之間的可逆切換。這一拓撲相變過程伴隨著自發(fā)磁振子能谷極化的反轉(zhuǎn)，揭示了鐵電調(diào)控磁振子拓撲與能谷自由度的內(nèi)在物理機制。研究團隊進一步預測具有呼吸kagome晶格結(jié)構的二維材料Ti3I8是實現(xiàn)上述物理效應的理想候選材料體系。該材料不僅支持由鐵電驅(qū)動的磁振子拓撲相變和能谷極化反轉(zhuǎn)，還表現(xiàn)出非易失性調(diào)控的谷相關磁振子輸運行為，為磁振子谷電子學的研究提供了平臺。該研究工作在統(tǒng)一框架下實現(xiàn)了鐵電性、磁振子拓撲物態(tài)、以及谷輸運響應之間的耦合，為構建低能耗、可調(diào)諧的磁振子拓撲器件開辟了新方向，也為多自由度協(xié)同調(diào)控的磁振子自旋電子學研究提供了重要理論參考。

原文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/588c-z8cy