Revealing emergent magnetic charge in an antiferromagnet with diamond quantum magnetometry.
Revealing emergent magnetic charge in an antiferromagnet with diamond quantum magnetometry.
复制标题
DOI：
10.1038/s41563-023-01737-4
复制
发表时间：
2024-02
期刊：
影响因子：
41.2
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
旋转拓扑织构在磁性材料的奇异相中起着关键作用，并且在逻辑和存储器应用中具有很好的前景。在反铁磁体中，这些织构相对于它们的铁磁对应物表现出增强的稳定性和更快的动力学，但由于它们的净磁矩消失，它们也很难研究。满足具有可忽略的反作用的高灵敏度矢量磁场感测的需求的一种技术是金刚石量子磁力测量。在这里，我们表明，一个典型的反铁磁体-赤铁矿-主机丰富的织锦单极，偶极和四极紧急磁荷分布。反铁磁自旋织构的涡旋度的直接读出，通过对偶关系提供了与其磁荷的重要联系。我们的工作定义了一类典型的磁性系统，以探索二维单极物理，并强调了钻石量子磁力学在探索量子材料中的涌现现象中可能发挥的变革性作用。利用金刚石量子磁强计，通过耦合多极出射磁荷分布，直接读出反铁磁自旋织构的涡度。
Whirling topological textures play a key role in exotic phases of magnetic materials and are promising for logic and memory applications. In antiferromagnets, these textures exhibit enhanced stability and faster dynamics with respect to their ferromagnetic counterparts, but they are also difficult to study due to their vanishing net magnetic moment. One technique that meets the demand of highly sensitive vectorial magnetic field sensing with negligible backaction is diamond quantum magnetometry. Here we show that an archetypal antiferromagnet—haematite—hosts a rich tapestry of monopolar, dipolar and quadrupolar emergent magnetic charge distributions. The direct read-out of the previously inaccessible vorticity of an antiferromagnetic spin texture provides the crucial connection to its magnetic charge through a duality relation. Our work defines a paradigmatic class of magnetic systems to explore two-dimensional monopolar physics, and highlights the transformative role that diamond quantum magnetometry could play in exploring emergent phenomena in quantum materials. Diamond quantum magnetometry is utilized to directly read the vorticity of antiferromagnetic spin textures through coupled multi-polar emergent magnetic charge distributions.
登录
查看更多内容
在结晶抗磁铁氧化铁中可调长距离自旋转运。
影响因子：
64.8
作者：
Lebrun R;Ross A;Bender SA;Qaiumzadeh A;Baldrati L;Cramer J;Brataas A;Duine RA;Kläui M
通讯作者：
Kläui M
影响因子：
5
作者：
Lim, Zhi Shiuh;Jani, Hariom;Ariando, A.
通讯作者：
Ariando, A.
影响因子：
16.6
作者：
Dovzhenko Y;Casola F;Schlotter S;Zhou TX;Büttner F;Walsworth RL;Beach GSD;Yacoby A
通讯作者：
Yacoby A
影响因子：
19.6
作者：
Mengotti, Elena;Heyderman, Laura J.;Braun, Hans-Benjamin
通讯作者：
Braun, Hans-Benjamin
影响因子：
19.6
作者：
Dmitrienko, V. E.;Ovchinnikova, E. N.;Katsnelson, M. I.
通讯作者：
Katsnelson, M. I.