Nature Nanotechnology：光子自旋霍尔效应检测材料中的位错

纳米技术

2020-05-03

光子自旋霍尔效应（The photonic spin Hall effect，PSHE）是一种在光的两种相反自旋光之间的亚衍射极限位移（subdiffraction-limited shift），当光在极化或轨道（polarization, trajectory）过程中导致的几何相位变化中产生这种作用。以色列理工学院Erez Hasman等研究了随机光子自旋霍尔效应（stochastic photonic spin Hall effect， PSHE），这种效应是通过空间变化Berry–Zak相的磁-光位错现象导致。通过铁电金属材料中元原子（meta-atom）的纳米位错观测了这种自旋偏移现象。元原子的半径随机变化导致了纳米级别涨落现象，并且自旋变化和这种涨落过程相关。通过这种过程，作者使用弱测量方法通过对自旋偏转的分布测试，进而实现对~5 nm涨落现象进行监测。该测试方法有希望对磁性纳米体系中的涨落现象进行观测，通过破坏光子的对称性进而对深亚波长的位错进行监测。

本文要点：

(1）通过这种光学监测方法实现了对晶格元原子上非常弱的涨落过程进行表征，对自旋量子作用的分布情况进行表征。这种方法可能在多种位错体系中实现应用，并且可能对纳米器件中的问题进行监测。这种基于磁-光相互作用可以通过对磁性二维材料体系的磁场空间涨落测试，可能体现出更广泛的应用。比如，通过这种磁性调控光子自旋量子作用能够在拓扑材料中得以应用。

参考文献

Bo Wang, Kexiu Rong, Elhanan Maguid, Vladimir Kleiner & Erez Hasman*

Probing nanoscale fluctuation of ferromagnetic meta-atoms with a stochastic photonic spin Hall effect，Nature Nanotechnology 2020,

DOI：10.1038/s41565-020-0670-0

https://www.nature.com/articles/s41565-020-0670-0