什麼是DM相互作用？

01-08

DM(Dzyaloshinsky-Moriya)相互作用最早是為了解釋大部分反鐵磁晶體中的弱鐵磁磁性的根源而發展起來的。

1950s，蘇聯人I. Dzyaloshinsky通過唯象理論最早提出來：在反鐵磁體，如 $alpha$ -Fe2O3中，其自由能中有一項貢獻為

$Dcdot left[ S_{1} imes S_{2} ight]$

正是這一項使得反鐵磁的實際磁結構更傾向於所謂的「canted antiferromagnetic (傾斜反鐵磁)」——即具有一個小的鐵磁分量。

1960s，貝爾實驗室的T. Moriya指出，這一項能量貢獻其實正是雙線性自旋—自旋相互作用中的一個「反對稱」部分。通過分析，他們在舊的「各向異性超交換作用」中考慮了「自旋軌道耦合」並證明了其對於某些低對稱晶體中自選體系的非對稱性貢獻。從此便建立了DM相互作用的理論基礎。其一般形式為：

$H_{DM} =Sigma_{<ij>} ar{D}_{ij} cdot left( S_{i} imes S_{j}<br /> ight)$

最近，由於自旋電子學的蓬勃發展，出現了很多新的物理概念，如多鐵（磁電）耦合、skyrmion子等，其都與自旋的DM（或反DM）相互作用有關，因為這作用也正在不斷發展和完善中。

推薦兩篇DM相互作用的原始文獻：

1. I. Dzyaloshinsky, "A thermodynamic theory of 「weak」 ferromagnetism of antiferromagnetics", Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol. 4, no. 4, p. 241-255, 1958.

2. T. Moriya, "Anisotropic Superexchange Interaction and Weak Ferromagnetism", Physical Review, vol. 120, no. 1, p. 91-98, 1960.

3. H. Katsura, N. Nagaosa, and A. V. Balatsky, "Spin Current and Magnetoelectric Effect in Noncollinear Magnets", Physical Review Letters, vol. 95, no. 5, p. 057205, 2005.

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你說的是Dzyaloshinskii-Moriya interaction嘛？

自旋系統的自旋軌道耦合相互作用