近日，皇冠体育网址物理学院姚裕贵、冯万祥团队在材料学顶级期刊《皇冠体育网址》（IF="18.5）上发表题为“Altermagnetism:" Exploring New Frontiers in Magnetism and Spintronics”的前沿综述文章。

磁学是凝聚态物理和材料科学中一个基础且广阔的研究领域，在技术进步中发挥着至关重要的作用。过去，研究主要集中在两类磁性材料：铁磁体和反铁磁体。铁磁体表现出宏观磁化，能够实现与时间反演对称性破缺相关的响应。然而，铁磁体由于对外部磁场的高度敏感性，容易受到磁场干扰，其强大的杂散场也使得高密度集成器件的实现变得困难。此外，铁磁器件的运行频率通常限制在GHz量级。相比之下，传统反铁磁体的净磁矩为零，具有显著的抗外磁场干扰能力，几乎不存在杂散场，其共振频率可达到THz量级。然而，反铁磁体的补偿磁化使得磁序难以探测和调控，磁信号较弱，且磁电响应较为复杂。这些局限性使得传统铁磁体和反铁磁体在先进自旋电子学器件中的应用受到一定限制。

为了应对这些问题，科学家们正在探索一种能够结合铁磁体与反铁磁体优势的新型磁性材料——交错磁体。交错磁体具有类似反铁磁体的补偿反平行磁序，但其自旋相反的子晶格通过实空间的旋转变换相互关联。其能带结构破坏了时间反演对称性，呈现出非相对论性自旋劈裂的特征，进而表现出如铁磁体中的反常霍尔效应、反常能斯特效应和磁光效应等输运性质。

在这篇综述文章中，作者首先结合最新的实验和理论研究成果，介绍了交错磁体中几种独特的物理现象，包括非相对论自旋劈裂、反常输运、自旋输运、磁光效应和手性磁子。这些新奇的物理性质表明，交错磁体不仅具有重要的基础科学研究价值，还展示出其在自旋电子学器件等技术应用中的潜力。接着，作者详细探讨了几种诱导交错磁性的典型方法，包括利用外加电场诱导交错磁性、设计具有独特层间对称性的Janus交错磁体、通过转角双层范德华材料实现交错磁性，以及通过精细控制磁序的超胞交错磁体。这些诱导交错磁性的方法不仅为传统铁磁和反铁磁材料的应用提供了全新的视角，还显著丰富了交错磁体的候选材料库，拓展了其在不同技术领域中的应用范围。最后，作者对当前理论预测和实验验证的二维、三维交错磁性材料进行了系统总结。这一材料汇总不仅便于查询交错磁材料，还将有助于未来在实验和理论层面的进一步突破。尽管目前对交错磁体的理解仍处于早期阶段，但随着该领域的迅速发展，交错磁体将在自旋电子学器件、量子信息技术以及其他高科技领域中发挥越来越重要的作用，推动相关技术的进步。

皇冠体育网址为该工作的第一完成单位。皇冠体育网址物理学院的姚裕贵教授、冯万祥教授为论文的共同通讯作者，博士生白羚为论文的第一作者，博士生刘思源为论文的共同作者。德国美因茨大学的Libor Šmejkal博士和德国于利希研究中心的Yuriy Mokrousov教授也对该工作做出了重要贡献。该工作得到科技部重点研发计划和国家自然科学基金等项目的支持。

文章链接：http://doi.org/10.1002/adfm.202409327

文章信息（*为通讯作者）：Ling Bai, Wanxiang Feng*, Siyuan Liu, Libor Šmejkal, Yuriy Mokrousov, Yugui Yao*, “Altermagnetism: Exploring New Frontiers in Magnetism and Spintronics”, Adv. Funct. Mater. 2409327 (2024).