Forschung: Magnonische Weyl-Zustände in Kupfer-oxo-selenite

Die multiferroische Verbindung Cu₂OSeO₃ ist bekannt als ein Material, das eine geordnete Skyrmionenphase aufweist -- ein Gitter aus topologisch nichttrivialen Spinwirbeln. Jetzt stellte es sich heraus, dass ihr magnetisches Anregungsspektrum ebenfalls topologische Eigenschaften besitzt. Durch einen Vergleich zwischen inelastischen Neutronenstreuungsmessungen und theoretischen Berechnungen der Spindynamik mit der Berücksichtigung von Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkungen, konnte bewiesen werden, dass das magnetische Anregungsspektrum von Cu₂OSeO₃ durch mindestens zwei Paaren von magnonischen Weyl-Knotenpunkten gekennzeichnet ist. Diese Beobachtung eröffnet die Möglichkeit, eine wahrscheinliche Verknüpfung zwischen topologischen Eigenschaften im direkten Raum und im Spektrum der magnetischen Anregungen zu erkunden. Die Berechnungen des thermischen Hall-Effekts, die auf diesen Ergebnissen beruhen, vorhersagen experimentell messbare Anomalien in Wärmetransport-Eigenschaften, die als unabhängiger Beweis für die Existenz von Weyl-Magnonen dienen könnte. Die Veröffentlichung demonstriert auch ein nahes Verhältnis von der Position und Aufspaltung von Weyl-Knotenpunkten im reziproken Raum zur Größe und Richtung des Dzyaloshinskii-Moriya-Vectors im direkten Raum, was eine genaue Einschätzung von solchen Wechselwirkungen aus der neutronenspektroskopischen Daten ermöglichen soll.

L. Zhang, Y. A. Onykiienko, P. M. Buhl, Y. V. Tymoshenko, P. Čermák, A. Schneidewind, J. R. Stewart, A. Henschel, M. Schmidt, S. Blügel, D. S. Inosov, Y. Mokrousov,
Magnonic Weyl states in Cu₂OSeO₃,
Phys. Rev. Research 2, 013063 (2020) (arXiv)