記者29日從復旦大學獲悉，該校物理學研究團隊利用自主開發的多模態磁光顯微技術，發現一類特殊的低維反鐵磁體系能夠在外磁場下像鐵磁體一樣展現出確定性的雙穩態整體切換，並完善了經典的磁學理論框架，用來描述該現象背后的物理機制。該研究揭示了低維層間反鐵磁體磁化翻轉的關鍵因素與獨特效應，推動反鐵磁材料研究邁出從“有趣而無用”到“可讀可寫”的關鍵一步，為開發新一代低功耗、高速運算芯片提供了新路徑。相關成果29日在線發表於國際學術期刊《自然》。

在鐵磁體中，磁針均整齊指向同一方向，易於通過外磁場調控，因此常規磁性設備如機械硬盤等均以鐵磁材料作為存儲單元。而反鐵磁材料由於磁針方向相反、磁性抵消而很難被磁場調控，多被當作輔助鐵磁體的“配角”。

相比鐵磁體，反鐵磁材料其實更有助於開發更高密度、更快運行速度的磁性存儲器，但這要滿足一個條件：在保持反鐵磁態的基礎上，所有磁性層同時發生整體性雙態切換。

復旦大學物理學系吳施偉所在團隊基於多年的技術積澱，設計並成功研制了具有自主知識產權的無液氦多模態磁光顯微系統。結合非線性光學二次諧波技術，團隊發現，層間反鐵磁體CrPS4（硫代磷酸鉻）的反鐵磁態可被磁場整體切換，並成功捕捉到了這一“集體舞蹈”現象。

復旦大學理論物理與信息科學交叉中心袁喆團隊為上述實驗現象提供了理論框架。團隊通過微磁模擬，精准復現了實驗中觀察到的兩類磁切換行為。之后，他們又創新提出了Stoner-Wohlfarth反鐵磁模型，並推導出反鐵磁的“特征交換尺寸”以充當兩類行為的判據，不僅完美解釋了現有實驗，更為未來按需設計與搜尋具有理想翻轉特性的反鐵磁材料提供了理論指引。

該研究為反鐵磁動力學基礎研究以及技術應用帶來了變革性突破，也為未來低維磁性材料集成到自旋電子學以及光電子領域中開辟了新途徑。（沈涵 記者王春）