We present ab initio calculations of hidden magnetoelectric multipolar order in Cr$_2$O$_3$ and its iron-based analogue, $α$-Fe$_2$O$_3$. First, we discuss the connection between the order of such hidden multipoles and the linear magnetoelectric effect. Next, we show the presence of hidden antiferroically-ordered magnetoelectric multipoles in both the prototypical magnetoelectric material Cr$_2$O$_3$, and centrosymmetric $α$-Fe$_2$O$_3$, which has the same crystal structure as Cr$_2$O$_3$, but a different magnetic dipolar ordering. In turn, we predict anti-magnetoelectric effects, in which local magnetic dipole moments are induced in opposite directions under the application of an external electric field, to create an additional antiferromagnetic ordering. We confirm the predicted induced moments using first-principles calculations. Our results demonstrate the existence of hidden magnetoelectric multipoles leading to local linear magnetoelectric responses even in centrosymmetric materials, where a net bulk linear magnetoelectric effect is forbidden by symmetry.
Electric susceptibility of antiferromagnetic multiferroics with cycloidal spin order at magnetoelectric effect associated with collinear component of spins
Symmetry Analysis of Magnetoelectric Effects in Honeycomb Antiferromagnet Co4Nb2O9
在三角P-3c 1空间群Co离子对称性分析的基础上，研究了蜂窝反铁磁体Co 4 Nb 2 O 9的磁电效应。对于每个Co离子，可能的自旋依赖性分类的C3点群对称性。这解释了观察到的主要效应，即相对于在ab平面中施加的外部磁场的旋转，电极化的强度以两倍的速度在相反方向上旋转。反型中心和二重轴限制了电极化的强度对自旋的主动依赖性，这很好地解释了实验观察到的结果。预期的四极激发和各种类型的二向色性的光学性质进行了讨论。
Imaging antiferromagnetic domains in LiCoPO$_4$ via the optical magnetoelectric effect
Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）；Leibniz IFW Dresden（莱布尼茨德累斯顿固体研究所）；University of Tokyo（东京大学）；Tokyo College, University of Tokyo（东京大学东京学院）；HUN-REN–BME Condensed Matter Physics Research Group, Budapest University of Technology and Economics（匈牙利研究与教育网络-布达佩斯技术与经济大学凝聚态物理研究组）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）
High-resolution neutron diffraction determination of noncollinear antiferromagnetic order in the honeycomb magnetoelectric Fe$_{4}$Nb$_{2}$O$_{9}$
Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；Yonsei University（延世大学）；Chonnam National University（全南国立大学）；Center for Integrated Nanostructure Physics, Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院集成纳米物理中心）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
All-optical control of antiferromagnetic domains via an inverse optical magnetoelectric effect
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（RIKEN 新兴物质科学中心）；Institut für Festkörperforschung（固体研究所）；Department of Advanced Materials Science, The University of Tokyo（东京大学先进材料科学系）；Center for Electronic Correlations and Magnetism, University of Augsburg（奥格斯堡大学电子关联与磁性中心）；Tokyo College and department of Applied Physics, The University of Tokyo（东京大学东京学院与应用物理系）
我们证明了计算磁电多极的存在，所产生的二阶项在多极展开的磁化密度在磁场，在非中心对称的磁性金属。虽然磁电多极子长期以来一直在非中心对称磁性绝缘体中的磁电效应的背景下进行讨论，但它们以前没有在金属系统中被确定，其中移动载体屏蔽任何电极化。使用第一性原理密度泛函计算，我们探讨了三个具体的系统：第一，一个传统的中心对称的磁性金属，铁，在其中我们打破反转对称性，通过引入一个表面，既产生磁电单极子，并允许垂直磁电响应。接下来，假设的阳离子有序的钙钛矿，SrCaRu $_2$ O $_6$，在其中，我们研究了极性对称性破缺的大小与磁偶极子和多极子的大小之间的相互作用，发现两者都与结构畸变成比例。最后，我们确定了一个隐藏的反铁多极秩序的非中心对称，反铁磁金属钙$_3$ Ru $_2$ O $_7$，并表明，而其竞争的磁相具有类似的磁偶极结构，它们的磁电多极结构是明显不同的，反映了强烈的差异，在运输性能。
Probing magnetic symmetry in antiferromagnetic Fe4Nb2O9 single crystals by linear magnetoelectric tensor
在本研究中，我们研究了磁介电，磁电（ME），和角依赖极化在单晶Fe 4 Nb 2 O 9。当磁场沿三个正交的x-、y-（y//[120]）和z方向施加时，发现仅在T-N接近95 K时，磁介电效应在ε（x）（x//[100]）、ε（y）（y//[120]）和ε（z）（z//[001]）中是显著的。当沿三个正交方向施加高达9 T的有限磁场时，在反铁磁相中可以感应出分别为70、100和30 μ C/m（2）的有限极化P-x、P-y和P-z。角相关极化测量验证了T-N以下的主要线性ME效应。从上述实验结果可以推断出具有所有九个非零分量的线性ME张量a（ij），表明倾斜反铁磁位形具有低得多的磁点群-1'。
Antiferromagnetic dichroism and Davydov splitting of 3d-excitons in a complex multisublattice magnetoelectric CuB2O4
多铁性材料中磁相变时的时空对称性破缺导致了许多显著的光学效应。我们的高分辨率光谱研究的3d-激子在一个复杂的多亚晶格磁电CuB 2 O 4表明，其中，一个大的反铁磁线性二向色性被观察到这是高度亚晶格敏感的自旋子系统的细微变化。我们证明，发现的线性二向色性与微观上的磁性Davydov分裂激子状态。我们宣布了一种新的磁相变，并认为，一个椭圆形的螺旋结构，而不是一个简单的圆形螺旋线实现的无公度相，这些发现被忽视在以前的研究中，通过光学和其他技术。我们认为，这种光谱方法可以有效地应用于其他材料，揭示磁性结构和相变的隐藏特征。
Quadratic magnetoelectric effect during field cooling in sputter grown Cr$_2$O$_3$ films
Cr $_2$ O $_3$是典型的磁电（ME）材料，其在电极化和磁极化之间具有线性耦合。由于时空反演的对称性，Cr $_2$ O $_3$的磁点群不允许二次ME效应。在Cr $_2$ O $_3$薄膜溅射生长，我们发现一个签名的二次ME效应，是没有发现在散装单晶。我们使用拉曼光谱和磁化测量来推断时空对称性的去除，并证实了二次ME效应的出现。我们建议，亚稳态的位点选择性微量掺杂剂从体Cr $_2$ O $_3$的原始磁点群中去除空间、时间和时空反转对称性。我们包括二次ME效应在一个模型中描述的开关过程中ME场冷却，并估计有效的二次磁化率值。单轴反铁磁体中的二次磁电效应有望用于多功能反铁磁和磁电器件，这些器件可以集成光学、应变诱导和多铁性效应。
First-principles study of KCoF$_3$: Jahn-Teller effect, dynamical magnetic charges, magnetoelectric multipoles and antimagnetoelectricity
Université de Liège（列日大学）；Univ. Lille, CNRS, Centrale Lille, ENSCL, Univ. Artois, UMR 8181-UCCS-Unité de Catalyse et Chimie du Solide（里尔大学、法国国家科学研究中心、里尔中央理工学院、国立高等化学学院、阿图瓦大学，联合研究实验室8181-固体催化与化学单元）
First-principles calculation of the bulk magnetoelectric monopolization: Berry phase and Wannier function approaches
在密度泛函理论的框架下，从第一性原理出发，提出了一种计算宏观磁电单极化的方法。在绝缘共线磁的情况下，垄断的表达式推导出第一自旋极化的Wannier函数，然后重铸为Berry相。我们提出了一个扩展到一般的，非共线的情况下，我们实现计算的Wannier函数的形式和使用计算的磁电垄断的LiMnPO $_4$和Cr $_2$ O $_3$。我们发现，虽然前者是很好地近似的求和的正式本地自旋矩，后者显示出显着的偏差，从这个近似。我们建议，等同的Berry相位值的总和超过当地的时刻提供了一个明确的路线来定义的大小的地方磁矩在磁电反铁磁体只包含一种类型的磁性离子。
Interpretation of magnetoelectric phase states using the praphase concept and exchange symmetry
大多数磁电晶体显示复杂的温度-磁场或温度-压力相图，具有交替的反铁磁无公度、磁电和公度相。这种相图的出现是由于相对于不同的序参量的连续磁不稳定性，这些顺序参数通常根据晶体空间群的不同不可约表示（IR）进行变换。因此，为了建立一个现象学理论的相变在这样的磁电一个必须采用几个序参量和假设的各种不稳定性的热力学path. In这项工作中，我们分析了磁电MnWO 4，CuO，NaFeSi 2 O 6，NaFeGe 2 O 6，Cu 3 Nb 2 O 8，α-CaCr 2 O 4，FeTe 2 O 5 Br使用的praphase概念和交换哈密顿的对称性。我们发现，在所有考虑的情况下，出现的磁性结构所描述的IR的进入一个单一的交换多重态，而在MnWO 4和CuO的情况下，由一个单一的IR的空间群的praphase结构。因此，人们可以将磁电体的复杂相图解释为由前相或交换哈密顿量的对称群的单个IR引起的。获得了MnWO 4和CuO在一定磁场方向下的温度-磁场相图，并确定了场致相的磁结构。
Topological axion states in magnetic insulator MnBi$_2$Te$_4$ with the quantized magnetoelectric effect
量子物质的拓扑态在凝聚态物理和材料科学中引起了极大的关注。量子材料中的时间反演不变（TRI）拓扑态的研究在理论和实验上都取得了巨大的进展。作为一个巨大的成功，成千上万的TRI拓扑材料预测通过扫描搜索。由于磁性拓扑材料的磁结构多样，人们期望在其中出现更丰富的奇异现象，但由于磁性拓扑材料的磁结构和相变复杂，这方面的研究相对滞后。在这里，我们预测的tetradymite型化合物MnBi $_2$ Te $_4$和它的相关材料主机有趣的磁性拓扑状态。MnBi $_2$ Te $_4$的磁基态是一个反铁磁相，它导致一个具有大的拓扑非平凡能隙（$\sim$ 0.2~eV）的反铁磁拓扑绝缘体态.它是轴子态的母态，具有带隙的体态和表面态，以及量子化的拓扑磁电效应。MnBi $_2$ Te $_4$的铁磁相导致在费米能级上具有两个Weyl点以及一个空穴型和一个电子型费米口袋的理想的最小II型Weyl半金属，这在其他地方从未发现过。我们进一步提出了一个简单而统一的连续介质模型来描述这类材料的显著拓扑特征。
