中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院强磁场科学中心为依托完成... 更多简介 +
近期，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心盛志高研究员、李柏霖副研究员与杨晓萍研究员合作，依托稳态强磁场实验装置（SHMFF）超导磁体SM1超快磁光系统,在二维反铁磁材料AgCrP2S6中发现了镜面对称诱导的手性声子行为和声子模式依赖的巨大磁光效应；研究团队结合第一性原理计算、对称性和拉曼张量分析，揭示了手性声子行为的来源和磁光调控机制。该成果以“Mirror Symmetry Triggered Chiral Phonon Behavior and Phonon Mode-Dependent Magneto-Optical Modulation in 2D Space- and Time-Symmetric AgCrP2S6.”为题在线发表于国际权威期刊Advanced Functional Materials。
手性声子在多种新奇物理现象中发挥关键作用，包括谷间散射、拓扑态、量子态以及声子霍尔效应等。先前的研究在空间反演（P）对称性破缺的非磁性材料和时间反演（T）对称性破缺的磁性材料中观测到手性声子。然而，在兼具P和T对称性的体系中，手性声子行为（现象）研究鲜有报道，对称性在其中所起的作用也未得到深入理解。此外，多数磁光效应研究主要集中于非手性声子的磁场调控，对于手性声子的磁场调控及其与非手性声子的差异和调控机制等，仍缺乏系统探索。
针对上述问题，研究团队聚焦手性声子行为和声子的磁光效应，以兼具P和T对称性的二维反铁磁材料AgCrP2S6为研究对象，依托SM1超快磁光系统中的磁光拉曼测量系统（图1a）进行研究。结果发现，Bg4模式展现出手性声子行为（图1b），证明了在同时具备P与T对称性的体系中存在手性声子行为。结合对称性分析和先前的研究报道，该行为源于镜面对称所诱导的“类半波片效应”。
进一步实验表明，磁场可以调控声子的光学响应。当磁场从0 T增至5 T时，Ag5模式的线偏振度（DOLP）从~90%降至接近~0%，调控效率高达~40%/T（图1c）；同时，Bg4模式的圆偏振度（DOCP）变化为~40%，而Ag5模式的DOCP变化仅为~6%（图1d）。分析表明，这一差异源于磁场与“手性”及非手性声子间不同的相互作用。
本研究不仅揭示了镜面对称性在诱导手性声子行为中的关键作用，还展示了声子模式依赖的巨大磁光调控能力，为AgCrP2S6在未来高效、灵敏的磁光器件中的应用奠定了基础。
图1. 磁光拉曼实验示意图（a）、Bg4模式的手性声子行为（b）、磁光拉曼效应（线偏振）（c）和磁光拉曼效应（圆偏振）（d）。
中国科学院合肥物质科学研究院与安徽大学联合培养的硕士生徐金生和强磁场科学中心博士生李亮宇为该工作共同第一作者；强磁场科学中心盛志高研究员、杨晓萍研究员、李柏霖副研究员为共同通讯作者。强磁场科学中心为唯一通讯作者单位。该项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院合肥大科学中心协同创新等项目以及强磁场安徽省实验室的支持。
论文链接： https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202518545
© 1996 - 强磁场科学中心 版权所有 皖ICP备05001008号-11
地址：安徽省合肥市蜀山湖路350号 邮编：230031 电话：0551-65591149 传真：0551-65591149 邮箱：chmfl@hmfl.ac.cn
