近日,王锐教授、马大帅副研究员和许东辉教授课题组在光诱导奇宇称磁性研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Light-Induced Odd-Parity Magnetism in Conventional Antiferromagnetism”为题发表于物理学顶级期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 136, 126703 (2026)],并被遴选为(编辑推荐)。王锐教授、马大帅副研究员和许东辉教授为论文共同通讯作者,博士研究生黄声浦为第一作者,博士研究生秦政和詹方洋博士参与了该项研究工作,辣文
为论文唯一完成单位。
近年来,一类全新的共线磁性相——“交错磁体”(Altermagnet)的提出,为开发具备高密度集成、超快响应且极低功耗的新型自旋电子学器件注入了新的活力。交错磁体在实空间表现出类似反铁磁的反平行排列;而在倒空间中,受特定晶体旋转对称性约束,其电子能带展现出强烈的、非相对论性的偶宇称自旋劈裂(如d波或g波特征)。为了绘制更完整的交错序蓝图,进而发掘媲美甚至超越常规交错磁体的新物理与新现象,奇宇称磁性已逐渐成为凝聚态物理和材料物理的研究热点。然而,已有研究中的奇宇称自旋劈裂都依赖于非共线磁构型,这在材料筛选、理论建模和实验实现方面都存在明显限制。相比之下,共线补偿反铁磁体具有候选材料范围更广、奈尔温度更高、实验可操作性更强等优势。因此,如何在常规共线反铁磁体中实现奇宇称磁性,具有重要的科学意义。

图:周期圆偏振光场诱导常规反铁磁体中奇宇称自旋劈裂的示意图。
鉴于此,研究团队从理论上提出了一种实现共线奇宇称磁性的新机制:利用周期性光场(Floquet工程)驱动二维常规共线反铁磁体。该方案的核心在于,通过圆偏振光(CPL)、椭圆偏振光(EPL)或双圆偏振光(BCL)驱动,选择性地打破体系特定的自旋空间群对称性,从而在原本自旋简并的能带中诱导出特定的奇宇称p波和f波自旋劈裂(图1)。更为重要的是,该工作系统建立了实现这一效应所需的对称性判据,并提出了三类可行的材料候选平台。结合第一性原理计算与Floquet理论,团队进一步预测并验证了三类代表性候选材料,即单层MnPS₃、双层FeCl₂和双层NiRuCl₆。计算结果表明,圆偏振光照射能够在这些共线反铁磁体系中稳定诱导出f波奇宇称自旋劈裂,并呈现出清晰的对称性约束特征。进一步研究还表明,通过改变光场手性、采用椭圆偏振光或双圆偏振光、以及施加应变等方式,可以进一步将体系中的f波自旋极化序转变为p波自旋极化序,从而实现对奇宇称磁性的精确操控。
该工作拓展了Floquet工程在磁性调控方面的应用前景,也为今后实验上利用时间分辨角分辨光电子谱(TrARPES)和时间分辨输运测量探测光诱导奇宇称自旋劈裂提供了理论依据。该研究对于发展新型高密度磁存储器件、太赫兹纳米振荡器等下一代自旋电子学器件具有潜在意义。
该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、北京凝聚态物理国家研究中心开放课题、量子功能材料全国重点实验室开放课题、中国博士后科学基金以及中央高校基本科研业务费等项目的支持。
论文链接://doi.org/10.1103/9346-9jpf