レーザー誘起マグノントポロジカル絶縁体

Laser control of magnonic topological phases in antiferromagnets

仲田 光樹   ; Kim, S. K.*; 高吉 慎太郎*

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

電荷に対する「Aharonov-Bohm効果」と電磁力学的双対関係にある「Aharonov-Casher効果」により、本質的に磁気双極子であるスピン「マグノン」に電場を照射させると、マグノンは「幾何学的位相」を獲得する。そこで「直線偏光レーザー」、「円偏光レーザー」それぞれのレーザー照射下中で系は周期的時間依存性を獲得することに着目し、そうした時間周期的非平衡定常状態の解析に有効な「Floquet理論」を用いて問題を解決し、トポロジカル物性の発芽機構を解明した。本研究により、マグノンの非平衡トポロジカル物性を光デザイン・レーザー制御可能であると期待できる。

We study the laser control of magnon topological phases induced by the Aharonov-Casher effect in insulating antiferromagnets (AFs). Since the laser electric field can be considered as a time-periodic perturbation, we apply the Floquet theory and perform the inverse frequency expansion by focusing on the high frequency region. Using the obtained effective Floquet Hamiltonian, we study nonequilibrium magnon dynamics away from the adiabatic limit and its effect on topological phenomena. This work enables us to control and design magnonic topological properties away from equilibrium.