近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院孫立忠教授團(tuán)隊(duì)和物理與光電工程學(xué)院楊雪娟教授團(tuán)隊(duì)提出在雙層A型反鐵磁系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)交變磁性的一般性堆疊理論，并以此理論為基礎(chǔ)提出在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)二維雙層交變磁性材料的方案。研究成果《雙層系統(tǒng)中交變磁性的通用堆疊理論》（General Stacking Theory for Altermagnetism in Bilayer Systems）發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters），并被編輯選為編輯推薦（Editors' Suggestion）。物理與光電工程學(xué)院博士研究生潘保儒、材料科學(xué)與工程學(xué)院周攀副教授為論文共同第一作者，材料科學(xué)與工程學(xué)院孫立忠教授、周攀副教授和物理與光電工程學(xué)院肖化平教授為共同通訊作者，湘潭大學(xué)為唯一作者單位。

圖1 從鐵磁單層構(gòu)建交變磁相雙層的對(duì)稱(chēng)性條件

交變磁性是近幾年發(fā)現(xiàn)的除鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性外的新型磁性相。這類(lèi)新型磁性相在正空間和倒空間均表現(xiàn)出自旋極化的交替分布。交變磁性材料在自旋電子學(xué)、超導(dǎo)等諸多領(lǐng)域都展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。迄今為止，交變磁相的相關(guān)研究主要集中在三維材料，其在二維材料中形成機(jī)理的欠缺制約了二維交變磁性材料的理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。針對(duì)這一難題，團(tuán)隊(duì)在交變磁性對(duì)稱(chēng)性要求基礎(chǔ)之上，通過(guò)群論和第一原理方法提出了雙層A型反鐵磁二維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交變磁性的通用堆疊理論，明確闡述了A型反鐵磁雙層系統(tǒng)中交替磁性的產(chǎn)生機(jī)制。該工作發(fā)現(xiàn)只有七個(gè)雙層點(diǎn)群能夠?qū)崿F(xiàn)交替磁性。該理論不但能夠很好地解釋在轉(zhuǎn)角雙層反鐵磁范德瓦爾斯堆疊中出現(xiàn)的交變磁性，而且預(yù)測(cè)了交替磁性可以通過(guò)對(duì)稱(chēng)性直接堆疊兩個(gè)單層結(jié)構(gòu)的雙層系統(tǒng)中出現(xiàn)。結(jié)合第一性原理方法預(yù)測(cè)了雙層系統(tǒng)中出現(xiàn)交變磁性的具體材料，用具體的實(shí)例證實(shí)了該一般性堆疊理論的正確性。同時(shí)，該理論為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了一個(gè)簡(jiǎn)明的方案，能夠根據(jù)單層的層群直接判定由該單層體系構(gòu)成雙層結(jié)構(gòu)是否會(huì)產(chǎn)生交變磁性，并給出具體的堆垛方式。該研究為設(shè)計(jì)具有交替磁性的雙層系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)，為未來(lái)人們?cè)陔p層二維系統(tǒng)中探究和應(yīng)用這一新型磁性相提供了理論指導(dǎo)。

近年來(lái)，材料科學(xué)與工程學(xué)院以材料與物理、數(shù)學(xué)、力學(xué)等學(xué)科交叉為特色，通過(guò)凝練更具包容性的學(xué)科方向，形成了開(kāi)放性的科研氛圍，催生了一系列原創(chuàng)性研究成果。這些成果的取得將進(jìn)一步激勵(lì)師生勇攀高峰，提升學(xué)科整體科研水平。

文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166701