释放磁性材料的潜力 - 一种验证拓扑相位的新光学方法

拓扑相不限于电子系统，也可以存在于以磁波为特征的磁性材料中，即所谓的磁子。虽然科学家们已经开发了产生和测量磁子电流的方法，但他们还没有直接观察到磁子拓扑相。磁子通过扰乱磁性材料的磁秩序而在其中旅行，类似于声波在空气中旅行的方式。这种秩序可以被想象为共享一个特定旋转轴的旋转顶端的集合，波的作用是使陀螺围绕的轴线稍微倾斜。

一种磁性材料被暴露在两束激光中，这两束激光的电场方向相反。该材料将光散射回来。如果两束激光的散射光的强度有差异，那么该材料就处于拓扑相位。资料来源：Jörg Harms, MPSD

一个拓扑磁子相位与可以沿着样品的边缘携带磁子电流的通道有关。研究人员希望这种边缘通道能够被用来在未来的自旋电子学设备中携带信息，类似于电子设备中使用电流传输信号的方式。然而，在这种技术能够实现之前，科学家需要找到一种方法来验证一个磁相是否是拓扑的。

跨大西洋研究小组研究了一类结构上类似于石墨烯的磁性材料，并将它们暴露在具有右旋或左旋偏振的激光下，其中激光的电场围绕激光束的轴线顺时针或逆时针转动。研究人员分析了材料上的散射光，并表明，如果两个偏振的散射强度不同，则该材料处于拓扑相位。相反，如果散射光的强度没有差异，那么材料就不处于拓扑相位。因此，散射光的特性可作为这些磁性材料中拓扑相的明确指标。

主要作者Emil Viñas Boström表示，该技术很容易部署，也可以扩展到其他准粒子。拉曼散射是许多实验室都有的标准实验技术，结果同样适用于由声子、激子或光子组成的其他类型的系统。

从长远来看，希望磁子可以被用来构建更可持续的技术设备，并大大降低能源消耗。与电子设备相比，利用拓扑磁子电流有可能将未来设备的能耗降低约1000倍--尽管在达到这一点之前还有很多问题需要解决。