Forte efeito de geração de segundo harmônico magnético descoberto em monocamada bidimensional de CrPS₄

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Sheng Zhigao do Instituto de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências observou, pela primeira vez, a forte geração de segundo harmônico magnético não linear (MSHG) induzida pela ordem ferromagnética na monocamada CrPS₄com a ajuda do Steady High Magnetic Field Facility.

Os resultados foram publicados em Materiais Ópticos Avançados.

A geração de segundo harmônico (SHG) é um efeito óptico não linear sensível à quebra de simetria em materiais. O SHG foi visto pela primeira vez em cristais com simetria quebrada (tipo i) e também ocorre em sistemas magnéticos (tipo c), embora seja muito mais fraco. Isso limita seu uso em dispositivos ópticos.

Materiais magnéticos bidimensionais de van der Waals, que estão ganhando atenção por suas propriedades únicas, ainda têm propriedades ópticas não lineares inexploradas, particularmente a ligação entre SHG e ordem magnética, o que limita seu potencial em optoeletrônica.

Neste estudo, a equipe de Sheng investigou profundamente os efeitos SHG relacionados à ordem magnética no material antiferromagnético bidimensional CrPS₄. Eles descobriram que em CrPS em massa e em camadas uniformes₄a ordem antiferromagnética não produziu nenhum efeito SHG do tipo c, enquanto um efeito SHG substancial do tipo c induzido pela ordem ferromagnética da monocamada foi observado em CrPS de camadas ímpares₄.

Esta é a primeira observação de efeitos SHG do tipo c induzidos por ordem ferromagnética em um ímã 2D sob a aproximação de dipolo elétrico, decorrentes da quebra dupla de simetrias de inversão espacial e temporal.

Mais importante, a equipe de pesquisa descobriu que a ordem ferromagnética induzida pelo SHG tipo c tem uma intensidade de sinal comparável à do SHG tipo i, que surge da quebra da simetria estrutural do cristal. Isso é extremamente raro entre todos os materiais magnéticos conhecidos.

“Nossa descoberta revelou um novo mecanismo para SHG em materiais magnéticos bidimensionais”, disse Hou De, primeiro autor do artigo, “e enriqueceu muito a categoria de SHG gerada pela ordem magnética”.