近日，宁波东方理工大学副教授周通团队在磁学与自旋电子学领域取得重要进展。研究团队首次揭示了一种全新的界面物理机制——交错磁近邻效应。相关成果以“Altermagnetic Proximity Effect”为题发表在国际物理学顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并入选编辑推荐（Editors’Suggestion）在期刊官网首页作为亮点展示；同时，美国物理学会科学报道期刊《物理》（Physics）以“Spreading the Altermagnetic Love”为题，对该研究进行了专题报道（Featured in Physics）。该工作系统阐明了交错磁性如何通过界面近邻效应传递至非磁材料，为交错磁性的界面工程与功能化应用开辟了全新路径。
物理学中的“近朱者赤”
古语有云：“近朱者赤，近墨者黑”，常用来形容环境对个体的影响。在微观世界中，类似的现象同样普遍存在。在物理学中，这被称为“近邻效应”：当两种材料相互接触时，其物理性质可以通过界面相互影响甚至传递。例如，超导体可以在界面诱导普通材料产生超导特性，铁磁体也能够使邻近的非磁材料呈现磁性。这类界面效应已成为超导量子器件和自旋电子学发展的重要物理基础。
交错磁性是否存在近邻效应？
近年来，一类新型共线磁性——交错磁性引起广泛关注。它与反铁磁体一样具有零净磁矩，却又类似铁磁体存在自旋劈裂，兼具两者优势，展现出丰富的物理内涵与应用潜力。然而，单一交错磁体物性仍相对受限，且实验确认的材料种类有限，在一定程度上制约了其应用发展。近邻效应为整合不同物性提供了重要途径，但交错磁性是否具备近邻效应仍不清晰。不同于铁磁性所对应的空间均匀自旋极化，交错磁性源于自旋子晶格之间特殊的晶体对称性关系，对整体晶格对称性具有严格要求。
因此，一个关键问题随之产生：既然交错磁性依赖整体晶格对称性，而近邻效应通常局限于界面附近，这种由“整体对称性”决定的磁性能否通过有限界面传递至相邻的非磁材料？进一步而言，若目标材料本身不具备相应对称性，又将呈现怎样的物理行为？
交错磁近邻效应的普适性：自旋电子结构跨界面“自适应重构”
围绕这一问题，周通团队通过对称性分析、理论模型以及第一性原理计算开展了系统研究。研究团队以典型的层状交错磁材料V2Se2O为例，构建与非磁材料PbO结合的异质结构，并从多个方面证明：原本非磁的PbO能够通过界面耦合获得来自V2Se2O的交错磁特性，即被交错磁化。研究团队将这种能够跨界面传递交错磁性的全新界面机制称为交错磁近邻效应。在这一过程中，电子波函数在界面发生延展与杂化，使交错磁性特有的动量依赖自旋劈裂被传递到原本自旋简并的非磁材料中。
进一步地，研究团队在多种典型交错磁体系中验证了交错磁近邻效应的普遍性，覆盖从二维到三维、从绝缘体到金属的多类材料平台。其中一个具有代表性的结果是：即使是最常见的二维材料石墨烯，也可以通过与实验上较为成熟的交错磁材料 CrSb 构建异质结构，从而获得交错磁特性，即便二者的晶格并不匹配。这表明，交错磁性可以通过界面工程被广泛引入，而不再局限于少数特定材料。更重要的是，这一过程体现出一种“自旋电子结构自适应”的能力：即便晶格对称性不匹配，体系仍可通过电子态的重构实现有效耦合，从而大幅拓展材料设计的自由度。
“鱼和熊掌兼得”的量子材料设计
交错磁近邻效应的潜在价值在于，为多种物性的协同整合提供了一条全新路径。例如，研究团队以V2Se2O为平台，与谷电子学材料PbS构建异质结构，实现了可调控的自旋与谷分裂；与s波超导体NbSe2结合，则在不引入净磁化的情况下诱导自旋劈裂，使NbSe2呈现拓扑超导态，为马约拉纳零能模的实现及其几何调控提供了新机遇。更深层的意义在于，这一机制使得原本难以在同一材料体系中共存的多种物性，可以通过异质结构设计被整合到统一平台中，从而实现真正意义上的“鱼和熊掌兼得”。
这项工作将交错磁性从一种材料的内禀属性，转变为一种可以被传递、被重构、被工程化利用的功能资源。正如超导与铁磁近邻效应曾推动超导量子器件与自旋电子学的发展，交错磁近邻效应有望在未来量子材料与器件设计中发挥重要作用。
宁波东方理工大学为论文第一单位。周通团队博士后朱子夜、黄日昌为论文共同第一作者，周通为唯一通讯作者。合作者还包括周通团队博士后陈宪章、崔舟、张加永，博士生段训凯，纽约州立大学布法罗分校教授Igor Žuti。此项工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1103/kqy8-myz1
周通课题组介绍
周通团队主要从事量子材料、量子器件与量子计算研究，通过发展理论模型与计算模拟方法，在拓扑量子比特的构筑与操控、新型量子材料及界面输运、多铁交错磁体与自旋量子器件等方向取得了一系列创新性成果。尤其是在交错磁性研究方面，团队近年来连续取得具有重要影响的进展，包括提出多铁交错磁体“三部曲”、交错磁近邻效应、交错磁拓扑输运以及交错磁场效应晶体管等一系列代表性成果。
联系方式：tzhou@eitech.edu.cn
课题组主页：www.zhouphy.com
