Dans un ouvrage publié dans npj Matériaux quantiques, une équipe dirigée par le professeur Leonardo Degiorgi du département de physique de l’ETH Zurich a étudié la dynamique de charge à large bande (c’est-à-dire la conductivité optique longitudinale) du matériau ferromagnétique (FM) PrAlGe non centrosymmmétrique. Ils révèlent son environnement électronique, basé sur des états de Weyl corrélés, qui favorise une conductivité de Hall (AHC) anormale inhabituellement élevée à basse température. Les chercheurs proposent ainsi une approche expérimentale adaptée pour tracer les ingrédients pertinents de la structure électronique déployant d’importantes courbures de Berry, indispensables à l’AHC.
La famille des matériaux non centrosymétriques RAlGe (R = terres rares) est un domaine approprié pour faire progresser nos connaissances sur de nouveaux états topologiques, qui couvrent toutes les variétés de semi-métaux de Weyl, y compris le type I, le type II, l’inversion et la rupture par inversion du temps. symétrie, selon le choix de l’élément de terre rare. PrAlGe est particulièrement pertinent, car il brise à la fois la symétrie d’inversion spatiale et d’inversion temporelle, conduisant à la formation de paires de nœuds de Weyl de type I.
L’ouvrage présente des mesures de la réflectivité optique, recueillies de l’infrarouge lointain (FIR) à l’ultraviolet à une incidence presque normale en fonction de la température, ce qui est la condition sine qua non pour effectuer une transformation de Kramers-Kronig fiable de la grandeur mesurée, donnant accès à toutes les fonctions optiques. La discussion des auteurs est ensuite étayée par des calculs consacrés aux premiers principes de la structure de bande électronique.
Ils découvrent que les corrélations électroniques sont renforcées lors de l’abaissement de la température et induisent une renormalisation des bandes non triviales hébergeant les nœuds de Weyl. Cela se traduit par une réduction importante de la vitesse de Fermi par rapport à la valeur de la bande nue. Dans l’état FM, la dynamique de charge cartographie une reconstruction de bande, ce qui provoque en outre un remaniement du poids spectral dans le FIR. Cela indique l’élément matriciel renforcé des excitations dipôle-actives liées à des états non triviaux pour lesquels une grande courbure de Berry efficace peut être prédite.
Ce travail a été réalisé en collaboration avec des groupes de l’Institut Max Planck de Physique Chimique des Solides, Dresde, Allemagne ; et RIKEN, Wako, Japon ; à l’Université de Fribourg; au Laboratoire national de Brookhaven et à l’Université de Stony Brook, Stony Brook, États-Unis ; et à l’Académie chinoise des sciences et à l’Université de l’Académie chinoise des sciences, Pékin, Chine, et au Centre scientifique interdisciplinaire de South Bay, Dongguan, Chine.
Plus d’information:
R. Yang et al, Dynamique de charge d’un semi-métal de Weyl magnétique non centrosymétrique, npj Matériaux quantiques (2022). DOI : 10.1038/s41535-022-00507-w