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宁波东方理工大学团队揭示交错磁近邻效应,开辟全新路径

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6日,有记者从宁波东方理工大学了解到,该校理学部中有一位副教授名叫周通,其所在团队在磁学与自旋电子学这个领域取得了重要的进展,首次将交错磁近邻效应揭示了出来,为交错磁性的界面工程以及功能化应用开拓了一条全新的路径。日前,相关成果在国际期刊《物理评论快报》上发表了,并且入选了编辑推荐,还得到了美国物理学会《物理》杂志的专题报道。

宁波东方理工大学团队揭示交错磁近邻效应,开辟全新路径(图1)

于物理学范畴内,当两款材料彼此接触之际,其物理特性能够经由界面予以相互影响乃至传递,此情形被称作近邻效应。这般的界面效应已演变成超导量子器件以及自旋电子学发展的关键物理基础。

近些年,交错磁性被广泛予以关注,交错磁体融合了铁磁体具备自旋极化,以及反铁磁体没有杂散场、本征频率高的双重优势,有望极大提升信息存储的速度、密度以及能效,然而,单一交错磁体物性仍旧相对受到限制,并且实验确认的材料种类受限,在一定程度上对其应用发展形成了制约,近邻效应是整合不同物性的有效手段,但是交错性源于有关自旋子晶格间的晶格对称性关系,近邻效应见于交错磁性中的适用性依旧不甚清晰。

宁波东方理工大学团队揭示交错磁近邻效应,开辟全新路径(图2)

以典型交错磁材料作为例子,研究团队构建了由其与非磁材料PbO所组成的异质结构,并且从多个不同方面证实,原本不具备磁性的PbO能够借助界面耦合获取源自交错磁体的交错磁特性,也就是被交错磁化。研究团队把这种能够跨越界面传递交错磁性新型界面机制称作交错磁近邻效应。“在这个过程当中,电子波函数于界面出现延展以及杂化,使得交错磁性独有的动量依赖自旋劈裂被传递至原本自旋简并的非磁材料之中。”周通讲道。

进一步,研究团队在其他典型交错磁体系里,验证了交错磁近邻效应的普遍性,其覆盖了从二维到三维、起于绝缘体至金属的多类材料平台。研究有发现,即便在晶格对称性并不匹配的异质结构当中,非磁材料依然能够借由自旋态重构有效获取交错磁性,展现出一种自旋电子结构自适应的能力。

原本在同一材料体系里难以共存的多种物性,通过异质结构设计,能被整合到统一平台中,借助的正是这一机制。另外,交错磁近邻效应有可能在未来进行量子材料与器件设计时发挥重要作用,可为下一代具备高速、高密度、低功耗特点的信息存储与计算芯片提供完全崭新的材料设计思路。

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