近日,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心与香港科技大学合作,在非常规磁体的对称性分类研究方面取得重要进展。研究团队从自旋空间群出发,建立了一套统一、完备的对称性判据,改变了以往“逐个案例、零散规则”的做法,为发现与设计非常规磁性材料提供了实用路径。相关成果以“Spin Group Symmetry Criteria For Unconventional Magnetism”为题发表于国际期刊Newton。
非常规磁体兼具反铁磁体的零净磁化与铁磁体式的自旋劈裂,是下一代自旋电子学的理想载体,可将其划分为偶宇称与奇宇称两类,但两类体系长期以来分别依靠经验规则开展分析,缺少统一的对称性判据。
针对上述问题,研究团队从自旋空间群出发,将其精确拆分为两个相互独立的对称子集——保持动量的操作与反演动量的操作,二者合计仅包含六项关键操作;通过检验这六项操作是否存在,即可形成充要判据:判定动量空间中的自旋纹理是共线、共面还是非共面,以及非相对论自旋劈裂是偶宇称还是奇宇称。
这一“判据清单”给出六种自旋劈裂类型与十五种对称机制的完整分类,对部分既有研究范式提出修正:奇宇称磁体既不需要共面磁序,也不需要被广泛假定的“时间反演—平移”对称性;与此同时,共面磁体亦可产生共线的偶宇称自旋劈裂,其机制与 altermagnet 根本不同,从而拓宽了非常规磁态的可能范围。
将判据应用于收录数百个已发表磁结构的数字数据库 MAGNDATA,团队识别出 33 个奇宇称候选磁体与 60 个偶宇称候选磁体(已剔除已知的 altermagnet);他们还构建了一个可支持受保护螺旋边缘态的奇宇称磁体理论模型,表明非常规磁性与拓扑量子现象之间存在内在关联。
强磁场科学中心骆训江副研究员为论文第一作者兼共同通讯作者,香港科技大学罗锦团教授(Kam Tuen Law)为论文共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金、新基石科学基金以及香港研究资助局的支持。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.newton.2026.100735
图 1. 非常规磁体的统一对称性框架示意图。保持动量不变的操作决定自旋纹理的维度(共线、共面或非共面),动量反演的操作决定自旋劈裂的宇称(奇或偶)
© 1996 - 强磁场科学中心 版权所有 皖ICP备05001008号-11
地址:安徽省合肥市蜀山湖路350号 邮编:230031 电话:0551-65591149 传真:0551-65591149 邮箱:chmfl@hmfl.ac.cn

