(纯计算)南京大学张海军教授团队Nature Communications:交错磁第二类多铁性
- 2026-07-13 09:28:28
(纯计算)南京大学张海军教授团队Nature Communications:交错磁第二类多铁性
（纯计算）南京大学张海军教授团队 Nature Communications：交错磁第二类多铁性 2026年5月27日，Nature Communications在线发表了南京大学张海军教授课题组与合作者的研究论文，题目为《Altermagnetic type-II Multiferroics with Néel-order-locked Electric Polarization》。南京大学物理学院张海军教授和南京师范大学物理科学与技术学院王怀强副教授为共同通讯作者，南京大学现代工程与应用科学学院杨玉荣教授参与了研究工作。论文第一作者为博士后郭文锑和博士研究生徐俊奇。 
多铁性材料同时具备铁电性与磁性，可实现电场与磁序之间的耦合调控。第二类多铁性材料的电极化由磁序直接诱导，通常具有强的本征磁电耦合。然而，已报道的第二类多铁性材料大多依赖非共线磁序，给外场操控带来复杂性。交错磁性是近年来发现的一类新型磁性相，兼具传统铁磁体和反铁磁体的优势。由此，一个关键的科学问题是：交错磁体中存在的非常规共线磁序，能否直接诱导电极化并实现第二类多铁性？ 针对这一问题，团队从对称性出发指出，在具有PT联合对称性的传统反铁磁体中，空间反演操作可将两个反平行磁性子晶格联系起来，使其局域电偶极矩彼此抵消，总电极化为零；而在交错磁体中，反平行磁性子晶格通常不由空间反演操作相连，因此这种抵消不再受到对称性强制约束，体系可产生有限大小的电极化（图1）。基于自旋相关的局域电偶极矩模型，研究推导出总电极化与Néel矢量之间的关系，表明电极化可由交错磁性Néel序直接诱导并随其取向变化。该机制将交错磁体的非常规自旋结构与第二类多铁性材料的磁致铁电性联系起来，为寻找新型磁电耦合材料提供了途径。 在此基础上，团队系统分析了二维材料的80个层群，筛选出满足交错磁性和非极性母相要求的对称性，并根据电极化与Néel矢量取向之间不同的锁定方式，将二维交错磁第二类多铁性材料划分为八类。作为代表性实例，预言单层MgFe₂N₂具有交错磁第二类多铁性，满足第五类Pz ∝ cos(2ϕ)的锁定关系，并呈现出显著的动量依赖自旋劈裂（图2和图3）。此外，团队提出利用磁光法拉第效应测量Néel矢量取向，从而识别与其锁定的电极化方向（图4），为实验探测交错磁多铁性提供了可行方案。 
图1：交错磁序诱导多铁性的机制示意图。 
图2：交错磁单层MgFe2N2中的第二类多铁性。 
图3：单层MgFe2N2中Néel序锁定的电极化。 
图4：利用磁光方法探测单层MgFe2N2的面内Néel矢量与面外电极化取向。 论文链接： https://doi.org/10.1038/s41467-026-73750-5 
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