Imaging Orbital Vortex Lines in Three-Dimensional Momentum Space

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • T. Figgemeier - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg (Autor:in)
  • M. Ünzelmann - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat (Autor:in)
  • P. Eck - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) (Autor:in)
  • J. Schusser - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg, University of West Bohemia (Autor:in)
  • L. Crippa - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg (Autor:in)
  • J. N. Neu - , Florida State University (Autor:in)
  • B. Geldiyev - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg (Autor:in)
  • P. Kagerer - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg (Autor:in)
  • J. Buck - , Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) (Autor:in)
  • M. Kalläne - , Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) (Autor:in)
  • M. Hoesch - , Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) (Autor:in)
  • K. Rossnagel - , Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) (Autor:in)
  • T. Siegrist - , Florida State University (Autor:in)
  • L. K. Lim - , Zhejiang University (Autor:in)
  • R. Moessner - , Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme, Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat (Autor:in)
  • G. Sangiovanni - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg (Autor:in)
  • D. Di Sante - , Università di Bologna (Autor:in)
  • F. Reinert - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg (Autor:in)
  • H. Bentmann - , Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Norwegian University of Science and Technology (Autor:in)

Abstract

We report the experimental discovery of orbital vortex lines in the three-dimensional (3D) band structure of a topological semimetal. Combining linear and circular dichroism in soft x-ray angle-resolved photoemission (SX-ARPES) with first-principles theory, we image the winding of atomic orbital angular momentum, thereby revealing - and determining the location of - lines of vorticity in full 3D momentum space. We determine the core of the orbital angular momentum vortex to host an almost movable, twofold, spin-degenerate Weyl nodal line, a topological feature predicted to occur in certain nonsymmorphic crystals. These results establish bimodal dichroism in SX-ARPES as a robust approach to trace 3D orbital textures. Our findings constitute the first imaging of nontrivial quantum-phase winding at line nodes and may pave the way to new orbitronic phenomena in quantum materials.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer011032
FachzeitschriftPhysical Review X
Jahrgang15
Ausgabenummer1
PublikationsstatusVeröffentlicht - Jan. 2025
Peer-Review-StatusJa

Schlagworte

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