在人类对磁性的漫长探索中，科学家们不断发现新的磁性形态，推动着信息技术的发展。近日，宁波东方理工大学物理学院助理教授阮佳伟团队，联合国内多所高校，在光与物质相互作用的领域取得了重要突破。他们成功利用圆偏振光“驱动”普通磁性材料，设计了一种名为“奇宇称交错磁体”的新型磁性状态。
近日，相关成果发表于国际物理学顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters），并被选为“编辑推荐”。
什么是“奇宇称交错磁体”呢？这要从磁性的家族谱系说起。长期以来，铁磁体和反铁磁体是两大主角。近年来，一种兼具二者优点的新型磁体——交错磁体迅速走红。它既具备反铁磁体的零净磁化特征，又在动量空间展现出铁磁体的自旋劈裂，被视为实现新一代超高密度、超快读写、超低功耗磁存储的理想材料。
然而，目前研究多集中在一种被称为“偶宇称”的交错磁体上，而更具潜力的“奇宇称”版本却迟迟难以在简单材料中实现。以往观点认为，这种奇宇称自旋劈裂只能在结构复杂的非共线磁体中存在，这大大限制了它的应用前景。
阮佳伟团队的研究打破了这一限制，他们用光“改写”了材料的磁性规则。团队从对称性出发，提出了一种巧妙的思路：利用周期性的圆偏振光场“照射”普通的共线反铁磁材料，从而打破原有的对称性，驱动材料产生奇宇称的自旋劈裂。
通过理论模型和第一性原理计算，阮佳伟团队成功在两种常见晶格结构——菱形晶格和蜂窝晶格中实现了p波和f波形式的自旋劈裂，并在特定条件下诱导出了具有拓扑性质的“陈绝缘体态”。值得一提的是，他们在实际材料——单层锰磷硒中验证了这一机制，发现自旋劈裂的大小可以通过调节光的强度和频率进行灵活调控，为实验提供了明确指导。
这一研究不仅将交错磁体的研究从“偶宇称”拓展到了“奇宇称”领域，更展示了周期光场驱动作为一种“开关”和“调节器”的强大能力。它为实现高效、超快的自旋电子学器件提供了全新的思路，也让人们看到了光与磁性材料深度融合的无限可能。
据悉，论文第一作者为中国石油大学（华东）讲师朱同帅，宁波东方理工大学助理教授阮佳伟和南京师范大学副教授王怀强为共同通讯作者，宁波东方理工大学讲席教授魏苏淮为该工作提供了重要指导，课题组博士生周迪也参与了该项工作。该工作受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1103/7ywb-ml2q
阮佳伟课题组介绍
课题组长期致力于凝聚态物理的理论研究，聚焦于光与物质相互作用、拓扑物态及关联电子态等前沿方向，并重点发展相关的第一性原理数值计算方法。课题组正在招收博士后、博士生和实习生，欢迎有志于凝聚态物理前沿研究的青年才俊加入。
联系方式: jwruan@eitech.edu.cn课题组主页：https://www.physruan.com
