2024年7月30日，Physical Review Applied以Letter的形式在线刊发了于涛教授“量子磁性与自旋物理”课题组题为“Chiral-damping–enhanced magnon transmission”的研究论文。课题组叶茜茵为文章的第一作者，于涛教授为文章的通讯作者，东南大学的夏钶教授和日本东北大学及中国科学院大学的Gerrit E. W. Bauer教授对本工作做出重要贡献。华中科技大学为论文第一单位。
普通金属可以用来调制磁子在铁磁材料中的传播，但磁驱动的“涡电流”引入的阻尼耗散了磁子的能量，显著地抑制了磁化动力学[如 PRL 116, 117602 (2016), PRA 14, 024094 (2020)]。在研究中我们发现一个反直觉的效应，即这种有害的耗散可以帮助磁子在单方向上穿透势垒传输。自然和人工势垒在现代电子和磁子学中起着重要的作用。对磁子而言，它们可以引导磁子的传输[如 Science 382, 430 (2023)]、操作磁子逻辑门[如APL 92, 022505 (2008) ]、诱导磁子纠缠[如 PRB 108, 134416 (2023)]等。
在这项工作中，我们预测了在金属覆盖层中，涡流产生的阻尼是手性的，它可以促进在铁磁薄膜中传输的磁子单向通过障碍物传播，并且这个方向可以方便地通过改变静磁场方向来调节，如下图所示。手性阻尼还导致了样品边缘的磁子积累或磁子非厄米趋肤效应，并否定了传统观点，即在线性传输机制中，波（电子、声子、光子和磁子）通过障碍物的传输是对称的，即与入射方向无关。
这种将有害耗散转变成有用功能的技巧对未来量子磁子器件的设计带来极大的启发，我们的预测并不局限于磁子，也同样适用于其他手性准粒子，如表面声波、加入了磁性材料的负载波导中的微波，或是光的手性波导等。
图(a)，左侧：正常金属-铁磁绝缘体异质结构。右侧：由表面和体磁电流JM所产生的杂散场E的示意图，E依赖于自旋波的方向，并在薄膜的一侧消失，这是导致手性阻尼的关键。图(b)，磁子趋肤效应。图(c)，展示了手性阻尼的强度与自旋波波矢ky的关系。图(d)-(e)，透射系数D随着势垒强度u0的变化。可见自旋波沿-y传播时，几乎可以完全透过势垒，而在相反方向则难以透过。