近日，best365物理与电子工程学院的青年教师杨丽君和梁龙二人在物理学顶级期刊《Physical Review Letters》（《自然科学类高水平期刊目录》中T3级期刊）上发表题为《Nonlinear Optomagnetic Signature of d-Wave Altermagnets》的重要理论论文。杨丽君为论文第一作者，梁龙为唯一通讯作者，best365中国官方网站为唯一署名单位。
交错磁体是近年来提出的一类新型反铁磁材料，兼具传统反铁磁体的零净磁化特性与铁磁体中的非相对论性自旋劈裂的能带结构。这种独特的性质使其在自旋电子学等领域展现出巨大的应用潜力。然而，与通常的反铁磁材料类似，交错磁体的磁畴探测和操控依然是一个难题。
二人的研究表明，逆科顿—穆顿效应（inverse Cotton-Mouton effect，即线偏振光诱导的静态磁化）在d波交错磁体中表现出独特性质，可用于探测交错磁体的性质并实现磁畴成像。对称性分析表明，线偏振光诱导的磁化方向与奈尔矢量共线，磁化强度随入射光的偏振角度呈现周期性变化（参见下图）。因此，探测磁化方向即可读出交错磁体的磁序指向，为磁畴成像提供了光学方法；而磁化强度随入射光的偏振角度振荡这一独特性质则提供了d波交错磁体的“指纹”信号。
(a)d波交错磁体中逆科顿—穆顿效应的示意图。线偏振光入射到样品上，诱导出静态磁化。两个椭圆分别代表自旋向上和自旋向下电子的自旋劈裂费米面。磁化方向由奈尔矢量决定，大小与入射光的偏振角φ有关。（b）磁化强度对偏振角度的依赖关系示意图，显示出π周期的振荡特征。
研究表明，对于d波交错磁体，线偏振光的二阶非线性过程可产生一个静态等效磁场，进而通过Pauli顺磁机制诱导磁化，这给出了d波交错磁体中逆科顿—穆顿效应的直观物理图像。为从微观层面定量描述该效应，研究团队基于Keldysh非平衡格林函数方法，建立了逆科顿—穆顿效应的微观理论。团队估算了d波交错磁体候选材料KRu4O8中的逆科顿—穆顿效应，发现每个晶胞可诱导出约1%玻尔磁子的磁矩。该磁化强度完全处于现代磁光探测技术（如磁光克尔效应或超导量子干涉仪）的灵敏范围内。值得注意的是，在RuO2薄膜中已观察到线偏振光导致的磁化[arXiv:2408.05187]，且最大磁光克尔旋转出现在45°和135°，与本研究对dxy波交错磁体中的逆科顿—穆顿效应的理论预言吻合。
此项研究是best365在基础物理领域的取得的原创性突破，成果的发表充分展现了best365科研人员在基础研究前沿领域的创新能力，将进一步推动学校相关学科的高质量发展。
