北京时代2026年1月29日，《当然》（Nature）杂志在线发表了复旦大学物理学盘问团队题为《斯通纳-沃尔法想反铁磁体的铁磁型双稳态翻转》的盘问恶果。此项盘问报说念了一类稀奇的低维反铁磁体系大概在外磁场下像铁磁体不异展现出折服性的双稳态举座切换，团队成员哄骗自主开发的多模态磁显豁微本领告捷捕捉到这一时事，并完善经典的磁学表面框架用以形色其背后的物理机制。

该责任揭示了低维层间反铁磁体磁化翻转的要道要素与独到效应，鼓励反铁磁材料盘问迈出从“预料而不消”到“可读可写”的要道一步，为开发新一代低功耗、高速运算芯片提供了新旅途。

磁性材料探索和磁性表面盘问执续鼓励信息本领发展。惯例磁性斥地（如机械硬盘、磁飞速存储器等）均以铁磁材料四肢存储单位。而反铁磁材料的磁态比较于铁磁体，其杂散场弱、能源学历程快等上风有助于开发更高密度、更快初始速率的磁性存储器。有关词，反铁磁体莫得宏不雅磁化，若何可靠地调控其磁态（奈尔序）的标的是应用于磁存储的一个紧迫本领难题。

连年来，二维范德华反铁磁体系因其丰富的反铁磁基态和万般的物性调控妙技而备受关心。其中，层间反铁磁体尤为稀奇，其层内保执铁磁耦合，层间为反铁磁耦合，且后者的耦合强度较前者收支甚远，因而材料的奈尔序更易竣事调控。在已报说念的二维层间反铁磁体中，如CrI3与CrSBr，盘问团队已对其磁场下的磁态演变特色有所盘问，均弘扬为层间摆脱型——反铁磁态随磁场接踵逐层翻转。但这种面貌下，调控奈尔序的同期会闭塞原有反铁磁态。更生机的反铁磁调控是大概在保执反铁磁态的基础上竣事奈尔序标的的切换，即层间锁定型——整个磁性层同期发生举座性的双态切换，寻找得志这一条目的反铁磁材料关于构建基于反铁磁的新式存储器件至关紧迫。

二维层间反铁磁的两类磁化翻转行为

此外，若何探伤二维层间反铁磁性也面对诸多本领瓶颈与实验挑战。传统实验才调难以适用于表征仅原子级厚度、微米级横向尺寸的层状反铁磁材料，外洋上也永久不毛有用的实验盘问平台。

对此，复旦大学物理学系吴施伟教师领衔的实验团队基于多年的本领积淀，缱绻并告捷研制了具有自主学问产权的无液氦多模态磁显豁微系统。聚会非线性光学二次谐波本领，吴施伟教师团队曾在二维反铁磁材料CrI3中不雅测到源于层间反铁磁性的远大非互易二次谐波反应[Nature 572（7770）: 497-501 （2019）]。这项革命性盘问揭示了非线性光学反应与磁对称性间的内在有关，为后续二维磁性体系中新奇磁学时事的探索斥地了新式范式。

“非线性光学二次谐波的信号强度不受限于材料的总磁化强度，而是对材料晶格和磁结构的对称性极为明锐，加之其具有单层奢睿度，因此尽头符合于表征惯例实验妙技无法探伤的二维反铁磁性。”吴施伟教师先容说，“尽管如斯，强磁场下的非线性光学盘问极易受测量系统中非材料本征的法拉第效应的影响，不外咱们也具备相应督察决议以有用剔除实验假象。”

当有了光学二次谐波这盏低维反铁磁性的‘探照灯’后，团队便能目击万般二维反铁磁体在磁场下的真践诺为。与CrI3和CrSBr等材料毫不相通的是，团队成员在另一种层间反铁磁体CrPS4中表征二次谐波反适时，不雅测到偶数层样品的信号强度在磁场下竟弘扬为单一的磁滞回线。这标明CrPS4的反铁磁奈尔序可竣事层间锁定型的生机反铁磁调控旅途。这一时事让团队成员们振作不已，意味着反铁磁体犹如铁磁体不异不错被磁场举座切换，并能用非线性光学的妙技奢睿地探伤到这一“集体跳舞”，令反铁磁材料盘问迈出从“预料而不消”到“可读可写”的要道一步。

同为层间反铁磁体，为何存在两种毫不相通的磁翻转行为？这个问题的谜底，需要深远到磁性的微不雅相互作用中去寻找。由复旦大学表面物理与信息科学交叉中心袁喆教师领衔的表面团队，为该责任的实验时事提供了坚实的表面框架。

{jz:field.toptypename/}

袁喆教师团队当先通过微磁模拟，精确复现了实验中不雅察到的两类磁切换行为。限度标明，决定磁翻转口头的要道，在于材料里面层间反铁磁耦合与磁各向异性之间的竞争。当层间耦合富余强劲，足以克服磁各向异性设定的翻转势垒时，一层磁矩的翻转便会“牵一发而动全身”，迫使相邻层同步转向，从而竣事层间锁定式的举座翻转。不然每层将“各利己战”，弘扬出逐层切换的层间摆脱型行为。

此盘问责任报说念了一类“Stoner-Wohlfarth反铁磁体”，哄骗非线性磁显豁微本领揭示了其独到的层间锁定型的举座切换行为，这与层间摆脱型体系中不雅察到的逐层翻鼎新制酿成显著对比。通过完善经典铁磁性的Stoner-Wohlfarth模子并应用于层状反铁磁体系，盘问团队揭示了这两类反铁磁体的本色分手并给出了Stoner-Wohlfarth反铁磁体的措施判据。此外，团队还进一步证据了“层分享效应”在二维层间反铁磁体系的无数性。

四肢铁磁性的“氢原子模子”，Stoner-Wohlfarth模子为基于铁磁体的二进制数据臆测以及信息存储磁器件缱绻提供了紧迫素质。本盘问建议的拓展Stoner-Wohlfarth模子及“Stoner-Wohlfarth反铁磁体”的见地将为反铁磁能源学基础盘问以及本领应用带来变革性冲破。此外，该责任中基于光学二次谐波的非线性磁显豁微表征本领，在深远探索低维磁性的奇异物性与新颖时事上弘扬出远大价值与后劲，为改日低维磁性材料集成到自旋电子学以及光电子限度中开辟了新的阶梯。