SrTiO3中光驱动的时间反演对称性超快调控
Light-Driven Ultrafast Control of Time-Reversal Symmetry in SrTiO3
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- Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
- Emory University（埃默里大学）
- University of Minnesota−Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）
- Hankuk University of Foreign Studies（韩国外国语大学）
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中文总结 AI 辅助
本研究利用非共振椭圆偏振太赫兹脉冲在SrTiO3中实现时间反演对称性的超快破缺，通过SHG偏振测量验证了磁性对称性降低，为氧化物中超快对称性调控开辟了新途径。
中文摘要 AI 辅助
光驱动的材料对称性调控能够实现平衡态下被禁止的现象的工程化。尽管电磁场已被用于打破时间反演对称性，但在非磁性绝缘氧化物中，其在超快时间尺度上的动态调控仍几乎未被探索。在此，我们展示了在立方SrTiO3中，由非共振椭圆偏振太赫兹脉冲驱动的磁性对称性降低和时间反演对称性破缺的同时实现。二次谐波产生（SHG）偏振测量揭示了新出现的SHG圆二色性，这与立方m3m对称性下的三阶非线性过程不一致。SHG偏振图案表现出镜面对称性破缺，表明瞬态降低到四方4/mm'm'磁性对称性。此外，SHG响应与太赫兹脉冲的角动量呈线性关系，为太赫兹场诱导的时间反演对称性破缺提供了直接证据。这些结果为非磁性氧化物中的超快对称性调控建立了直接途径，使得在超快时间尺度上动态操纵涌现相成为可能。
英文摘要
Light-driven control of material symmetry enables the engineering of phenomena forbidden in equilibrium. Although electromagnetic fields have been used to break time-reversal symmetry, its dynamic control on ultrafast timescales in nonmagnetic insulating oxides remains virtually unexplored. Here, we demonstrate simultaneous magnetic symmetry lowering and timereversal-symmetry breaking in cubic SrTiO3 driven by an off-resonant, elliptically polarized THz pulse. Second harmonic generation (SHG) polarimetry reveals emergent SHG circular dichroism inconsistent with third-order nonlinear processes under cubic m3m symmetry. The SHG polar patterns exhibit mirror-symmetry breaking, indicating a transient reduction to tetragonal 4/mm'm' magnetic symmetry. Furthermore, the SHG response scales linearly with the angular momentum of THz pulse, providing direct evidence for THz-field-induced timereversal-symmetry breaking. These results establish a direct pathway for ultrafast symmetry control in non-magnetic oxides, enabling dynamic manipulation of emergent phases on ultrafast timescales.
