Chiralne fonony / Chiral phonons

by Andrzej Ptok (IFJ PAN)

Thursday 3 Mar 2022, 11:00 → 13:00 Europe/Warsaw

Chiralne fonony

Sieć plastra miodu oraz sieć kagome wykazują nietypowe własności elektronowe. Jest to związane z pojawieniem się dodatkowego stopnia swobody (tzw. valley quantum number) lub dokładnie płaskiego pasma w strukturze elektronowej. Połączenie obu typu sieci w związkach typu CoSn, prowadzi nie tylko do topologicznych własności elektronowych, ale również do powstania chiralnych fononów [1]. Poprzednie badania wykazały, ze tego typu fonony mogą być realizowane we wspomnianych dwuwymiarowych sieciach heksagonalnych (plaster miodu lub kagome) [2,3]. W przypadku związków typu CoSn z symetrią P6/mmm, sieć kagome formowana przez atomy "Co" dekorowana jest jednym atomem "Sn". Tak powstała sieci trójkątna atomów z rożnymi masami, uniemożliwia realizacje fononów chiralnych w płaszczyźnie podsieci kagome. W przeciwieństwie do tego, dwa atomy "Sn" formują idealna sieć plastra miodu -- w tym przypadku chiralne fonony są realizowane. Po za tym przykładem, przedstawione zostaną realizacje chiralnych fononów w innych materiałach.

[1] "Chiral phonons in honeycomb sublattice of layered CoSn-like compounds", A. Ptok, A. Kobiałka, M. Sternik, J. Łażewski, P. T. Jochym, A. M. Oleś, S. Stankov, and P. Piekarz, Phys. Rev. B 104, 054305 (2021).
[2] L. Zhang and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 115, 115502 (2015)
[3] H. Chen, W. Wu, S. A. Yang, X. Li, and L. Zhang, Phys. Rev. B 100, 094303 (2019)

========

Chiral phonons

Honeycomb and kagome lattices exhibit extraordinary electronic properties. Such distinctive features are a consequence of additional discrete degrees of freedom associated with a valley or the occurrence of electronic flat-bands. Combination of both types of lattices, observed in CoSn-like compounds, leads not only to the topological electronic behavior, but also to the emergence of chiral phonon modes. Here, I will present our results of the study of CoSn-like compounds in the context of the emergence of chiral phonons [1]. Previous theoretical studies demonstrated that the chiral phonons can be found in ideal two-dimensional hexagonal lattices [2,3]. However, it turns out that in the case of CoSn-like systems with the P6/mmm symmetry, the kagome lattice formed by d-block element is decorated by the additional p-block atom. This results in a two dimensional triangular lattice of atoms with non-equal masses and the absence of chiral phonons in the kagome plane. Contrary to this, the interlayer hexagonal lattice of p-block atoms is preserved and allows for the realization of chiral phonons. Additionally, we discuss the realization of chiral phonons in several class of materials.

[1] "Chiral phonons in honeycomb sublattice of layered CoSn-like compounds", A. Ptok, A. Kobiałka, M. Sternik, J. Łażewski, P. T. Jochym, A. M. Oleś, S. Stankov, and P. Piekarz, Phys. Rev. B 104, 054305 (2021).
[2] L. Zhang and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 115, 115502 (2015)
[3] H. Chen, W. Wu, S. A. Yang, X. Li, and L. Zhang, Phys. Rev. B 100, 094303 (2019)