論文の概要: Current-driven switching of topological spin chirality in a van der Waals antiferromagnet

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.14241v1
• Date: Tue, 18 Nov 2025 08:25:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-19 16:23:53.008348
• Title: Current-driven switching of topological spin chirality in a van der Waals antiferromagnet
• Title（参考訳）: ファンデルワールス反強磁性体におけるトポロジカルスピンキラリティの電流駆動スイッチング
• Authors: Kai-Xuan Zhang, Seungbok Lee, Woonghee Cho, Je-Geun Park,
• Abstract要約: 本研究では、電流スイッチングスピンキラリティの概念を実験的に提案する。 Ptsスピンホール効果に基づく電流駆動型スピン軌道トルクによる非揮発性・可逆スイッチングを実現する。 本研究はスピンキラリティを電気的に生成・制御するための統一的な枠組みを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7844431885291914
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Magnetic topology is central to modern quantum magnet, where spin chirality governs exotic spin winding, real-space Berry phase, and topological Hall effect. A key unresolved challenge is how to electrically switch topological spin chirality and its associated gauge flux, an essential requirement for manipulating its topological quantum properties. In this work, we propose and experimentally demonstrate the concept of current-switching spin chirality. We identify the new vdW antiferromagnet Co1/3TaS2 as an ideal platform, hosting a topological 3Q state with a minimum chirality cell, an ultrahigh skyrmion density, a non-centrosymmetric geometry, and a strong Berry curvature. Using a Co1/3TaS2/Pt heterostructure, we achieve the nonvolatile and reversible switching by current via current-driven spin-orbit torque based on Pts spin Hall effect. Beyond this conventional route, we further discover intrinsic self-torque-induced chirality switching within Co1/3TaS2, driven purely by current, without a magnetic field, and with high energy efficiency. These complementary pathways establish a unified framework for electrically creating and controlling spin chirality. Our results demonstrate a practical route toward chiral spintronics. They can be naturally generalised to other skyrmion systems, offering new opportunities in symmetry control, topological manipulation, and spin-chirality-based quantum functionalities.
• Abstract（参考訳）: 磁気トポロジーは、スピンキラリティがエキゾチックスピン巻、実空間ベリー相、およびトポロジカルホール効果を支配する現代の量子マグネットの中心である。 重要な未解決の課題は、トポロジカルスピンのキラリティとその関連するゲージフラックスを電気的に切り替えることである。 本研究では、電流スイッチングスピンキラリティの概念を実験的に提案し、実証する。 我々は、新しいvdW反強磁性体Co1/3TaS2を理想的なプラットフォームとして同定し、最小のキラリティセル、超高スカイミオン密度、非セントロ対称幾何学、強ベリー曲率を持つトポロジカル3Q状態をホストする。 Co1/3TaS2/Ptヘテロ構造を用いて、Ptsスピンホール効果に基づく電流駆動型スピン軌道トルクによる非揮発性および可逆スイッチングを実現する。 従来の経路を超えて,Co1/3TaS2内部で固有の自己トルク誘起キラリティスイッチングが発見され,電流によって純粋に駆動され,磁場がなく,エネルギー効率が高い。 これらの相補経路はスピンキラリティを電気的に生成し制御するための統一的な枠組みを確立する。 この結果は、カイラルスピントロニクスへの実践的な経路を示す。 これらは自然に他のスカイミオン系に一般化することができ、対称性制御、トポロジカルな操作、スピンキラリティに基づく量子汎関数の新しい機会を提供する。

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