マグノニック・ツイストロニクスによるトポロジカル・モアレ・マグノン(Topological moiré magnons via magnonic twistronics)

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2次元磁石のツイスト工学における新しい視点 A new perspective in twist engineering of 2D magnets

2023-09-11 韓国基礎科学研究院(IBS)

◆ツイスト工学は、2Dバン・デル・ワールス磁石の磁気特性を制御する新しいアプローチで、特異な磁気構造の発見と磁気スカーミオン生成の可能性を提供します。韓国の研究者チームがこの分野で重要な進展を達成し、ツイストによる磁気バンド構造の変化を解明しました。
◆磁気構造の変化に伴い、トポロジカル磁気バンドが現れ、それぞれ異なるトポロジカルエッジモードを持つことが示されました。この発見は、マグノンバンドトポロジーの理解を深め、トポロジカルエッジモードの制御可能性を提供し、基礎物理学から材料科学と工学に至る革新的な研究を可能にします。

<関連情報>

ツイスト二層CrI3における初期スピンハミルトニアンとトポロジカル非対称磁性 Ab Initio Spin Hamiltonian and Topological Noncentrosymmetric Magnetism in Twisted Bilayer CrI3

Kyoung-Min Kim, Do Hoon Kiem, Grigory Bednik, Myung Joon Han, and Moon Jip Park
Nano Letters  Published:June 27, 2023
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01529

Abstract

マグノニック・ツイストロニクスによるトポロジカル・モアレ・マグノン(Topological moiré magnons via magnonic twistronics)

Twist engineering of van der Waals magnets has emerged as an outstanding platform for manipulating exotic magnetic states. However, the complicated form of spin interactions in the large moiré superlattice obstructs a concrete understanding of such spin systems. To tackle this problem, for the first time, we developed a generic ab initio spin Hamiltonian for twisted bilayer magnets. Our atomistic model reveals that strong AB sublattice symmetry breaking due to the twist introduces a promising route to realize the novel noncentrosymmetric magnetism. Several unprecedented features and phases are uncovered including the peculiar domain structure and skyrmion phase induced by noncentrosymmetricity. The diagram of those distinctive magnetic phases has been constructed, and the detailed nature of their transitions analyzed. Further, we established the topological band theory of moiré magnons relevant to each of these phases. By respecting the full lattice structure, our theory provides the characteristic features that can be detected in experiments.

1700応用理学一般
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