磁性材料暴露於兩個雷射束中，其電場轉向相反的方向。材料散射回光線。如果來自兩個光束的散射光的強度之間存在差異，則材料處於拓撲相。來源：Jörg Harms，MPSD
拓撲相不僅限於電子系統。它們也可以出現在磁性材料中，其性質用磁波或所謂的磁振子來描述。然而，儘管科學家們已經建立了產生和讀取磁振子電流的技術，但到目前為止，他們仍然無法直接確定磁振子拓撲相。
就像聲波在空氣中傳播一樣，磁振子可以通過在其磁順序中產生干擾來穿過磁性材料。這種順序可以想像成共享特定旋轉軸的陀螺集合。波浪的作用是稍微傾斜頂部旋轉的軸。
拓撲磁振子相與可以沿樣品邊緣攜帶磁振子電流的通道相關聯。研究人員希望這種邊緣通道可用於在未來的自旋電子學設備中傳輸信息，類似於如何使用電流在電子設備中傳輸信號。然而，在實現這些技術之前，科學家需要找到一種方法來驗證磁相是否是拓撲的。
跨大西洋研究小組研究了一類結構類似於石墨烯的磁性材料，並將它們暴露在右旋或左旋偏振的雷射下，其中雷射的電場圍繞雷射束的軸線順時針或逆時針旋轉。
研究人員分析了從材料上散射的光，並表明，如果兩個偏振的散射強度不同，則材料處於拓撲階段。相反，如果散射光強度沒有差異，則材料不處於拓撲相。因此，散射光的特性可以作為這些磁性材料中拓撲相的明確指標。
該技術易於部署，也可以擴展到其他准粒子，主要作者Emil Viñas Boström說：「拉曼散射是許多實驗室可用的標準實驗技術，這是該提案的優勢之一。此外，我們的結果非常普遍，同樣適用於由聲子，激子或光子組成的其他類型的系統。
從長遠來看，人們希望磁振子可以用來建造能耗低得多的更可持續的技術設備：「與電子設備相比，利用拓撲磁振子電流可能會將未來設備的能耗降低約 1，000 倍——儘管在我們達到這一點之前還有很多問題需要解決，「比尼亞斯·博斯特倫說。
該研究發表在《物理評論快報》雜誌上。
更多信息：Emil Viñas Boström等人，二維量子磁體中磁振子拓撲的直接光學探針，物理評論快報（2023）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.130.026701
期刊信息：物理評論快報