Détection des polarisations cachées dans des matériaux centrosymétriques avec la résonance magnétique nucléaire

Abstract

Des travaux théoriques récents ont démontré la présence de textures de spin et orbitales cachées dans des matériaux non-magnétiques qui présentent une symétrie d’inversion. Quelques expériences ont déjà été faites pour les faire apparaître, mais toutes brisent la symétrie d’inversion avec une surface. Ici, on propose que ces textures peuvent être détectées dans le volume avec la résonance magnétique nucléaire (RMN) sous un champ électrique. Dans les cristaux avec ces polarisations, un champ électrique uniforme produit, aux sites atomiques reliés par l’inversion spatiale, un champ magnétique qui pointe dans des directions opposées. Comme résultat, le signal de résonance qui correspond à ces sites est divisé en deux. La grandeur de cet effet de dédoublement est proportionnelle au champ électrique et dépend de son orientation par rapport aux axes du cristal et au champ magnétique externe. Comme étude de cas, on présent une théorie du dédoublement du signal de la RMN sous un champ électrique pour 77Se, 125Te et 209Bi dans Bi2Se3 et Bi2Te3. Dans des échantillons conducteurs soumis à une densité de courant de 106 A/cm2, ce dédoublement pour Bi peut atteindre 100 kHz, ce qui est comparable ou même plus grand que la largeur intrinsèque du signal. Pour observer cet effet dans les expériences, ce dédoublement doit aussi surpasser la largeur produite par le champ d’Ørsted. Dans Bi2Se3, cela demande des fils étroits avec des rayons 1 μm. En outre, on discute d’autres matériaux prometteurs, comme SrRuO3 et BaIr2Ge2, dont les symétries permettent d’utiliser des stratégies pour supprimer la largeur produite par le champ d’Ørsted. Finalement, on discute les projets futurs sur ce sujet, notamment deux projets qui sont en train d’être développés et qui sont motivés par des expériences.