Laser control of magnonic topological phases in antiferromagnets

反強磁性絶縁体中のマグノントポロジカル相の光コントロール・レーザー制御理論の構築

仲田 光樹   ; Kim, S. K.*; 高吉 慎太郎*

Nakata, Koki; Kim, S. K.*; Takayoshi, Shintaro*

巨視的磁化が無いため これまでスピントロニクス分野で見落とされていた「Neel磁気秩序を有する反強磁性絶縁体」に着目し、マグノンに宿る「トポロジカル量子物性」の創発・発芽機構をFloquet理論の観点から理論的に確立・解明した。特に 「マグノン」に特有の「電場誘起の幾何学的位相」を活用し、「時間反転対称性により保護されたトポロジカル物性」の制御・デザイン方法を確立した。本研究により 反強磁性絶縁体に固有の「非平衡トポロジカル物性」のレーザー制御・光デザインが実現可能になる。2018年に量子光学分野の発展に対してノーベル物理学賞が与えられたことに象徴される通り、昨今のレーザー技術の進展は目覚ましい。本研究はそうした「量子光学」分野と「マグノンスピントロニクス」分野を紡ぎ、両者に「光マグノンスピントロニクス」という新たな架け橋をかける革新的研究と位置づけられる。

We study the laser control of magnon topological phases induced by the Aharonov-Casher effect in insulating antiferromagnets (AFs). Using Floquet formalism, we study nonequilibrium magnon dynamics away from the adiabatic limit and its effect on topological phenomena. Our results provide a handle to control and design magnon topological properties in the insulating AF, and thus open a new door to "photonic magnonics".