Forme rotationnelle d'ordre cristallographique spontané découverte dans un matériau ferroïque

une, Un résumé des quatre paramètres d'ordre vectoriel classés par leurs parités sous les opérations de retournement temporel (TR) et d'inversion spatiale (SI), avec des illustrations d'exemples typiques de réalisation de ces paramètres de commande. Ici, + indique une parité paire et − indique une parité impaire. Le fond jaune met en évidence le paramètre d'ordre ferro-rotationnel. b, La structure cristalline de RbFe(MoO4)2 vue le long de l'axe c, à la fois au-dessus et au-dessous de la température de transition de phase structurelle Tc. Deux états de domaine sont attendus en dessous de Tc, correspondant aux rotations dans le sens antihoraire et horaire des octaèdres FeO6. Crédit: Physique de la nature (2019). DOI :10.1038/s41567-019-0695-1

Une équipe de chercheurs de l'Université du Michigan et de l'Université Rutgers a découvert une forme rotationnelle d'ordre cristallographique spontané dans un matériau ferroïque. Dans leur article publié dans la revue Physique de la nature , le groupe décrit leur travail avec les ordres ferro-rotatifs dans différentes conditions et ce qu'ils ont appris à leur sujet. Manfred Fiebig de l'ETH Zurich a publié un article sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro. Il donne également un bref historique du ferromagnétisme et de ce qui a été appris à son sujet au cours des 2 derniers, 000 ans.

Comme le note Fiebig, tous les matériaux ferroïques ont une sorte d'ordre commutable qui se produit spontanément. Il note en outre qu'avec le ferromagnétisme, les moments magnétiques s'alignent de manière uniforme et peuvent être commutés en les exposant à un champ magnétique. Mais, comme il le note également, il existe des exemples de matériaux ferro-rotatifs - un autre type d'ordre spontané des atomes. De tels matériaux ont un paramètre d'ordre qui est un vecteur axial invariant sous les opérations d'inversion spatiale et d'inversion temporelle. Il constitue également la dernière catégorie de ferroïques - après ferro-toroïdal, ferroélectrique et ferromagnétique. Les chercheurs notent que les matériaux de cet ordre sont devenus de plus en plus populaires pour une utilisation dans les applications quantiques. Ils notent en outre que jusqu'à présent, ces matériaux n'ont pas fait l'objet d'études sérieuses.

Le travail de l'équipe a impliqué l'utilisation d'une technique consistant à doubler la fréquence des ondes lumineuses projetées par un laser. Le processus, connue sous le nom de génération de deuxième harmonique a été utile pour l'étude d'un matériau ferro-rotationnel RbFe(MoO 4 ) 2 en raison de son extrême sensibilité à la symétrie impliquée avec les matériaux de doublement de fréquence. Et comme le note Fiebig, tous les matériaux ferroïques subissent une réduction de symétrie lors de la commande, rendant la technique particulièrement utile. Les chercheurs l'ont utilisé pour identifier puis caractériser les états ferroïques. Suppression des plans miroirs du matériau, a révélé l'émergence de l'uniforme c ^± -comme la rotation des octaèdres. Le signal a également permis d'identifier le c ⁺ et C ⁻ domaines. En faisant ainsi, les chercheurs ont découvert que le rapport de surface des domaines changeait avec la température. Ils concluent en suggérant que leurs travaux ont montré que le champ conjugué pourrait être lié à un 4 ^e combinaison de puissance de composants de champ électrique.