(通讯员:许云丽)近日,三峡大学湖北省弱磁探测工程技术研究中心联合南方科技大学、中国科学技术大学、合肥国家实验室等国内顶尖科研单位,在我国权威综合性科学期刊《Science China Physics, Mechanics & Astronomy》(中科院一区期刊,最新影响因子7.5)上在线发表了三峡大学湖北省弱磁探测工程技术研究中心为第一署名单位题为“Exploration of altermagnetism in RuO2”的长篇综述文章(论文链接:https://www.sciengine.com/SCPMA/doi/10.1007/s11433-026-2913-8)。李雨欣(在读研究生)为论文第一作者,三峡大学湖北省弱磁探测工程技术研究中心李帅老师、中国科学技术大学张松波教授、南方科技大学卢海舟教授为共同通讯作者。

图 RuO₂ 材料磁性研究中的关键实验与理论发展历程
磁性材料是现代科学技术的重要基石。近年来,围绕二氧化钌(RuO2)的研究为非传统磁性领域开辟了新的方向。交替磁体在实空间中呈现零净磁化,同时在动量空间中表现出各向异性的自旋分裂,因此在基础物理研究和技术应用中均引发了广泛关注。RuO2是该类材料中首个且目前研究最为深入的候选体系。早期实验已在RuO2中观测到多种交替磁体特有的奇异现象。本工作系统梳理了RuO2磁性研究的重要进展,并深入分析了当前关于RuO2是否存在交替磁性的激烈争议,为该领域的研究人员提供了重要的参考与指引。
本次发表的综述立足全球近十年研究进展,从晶体与磁结构、电子能带拓扑、输运特性、新奇物理效应、未来展望五大维度,对RuO2交替磁开展全面的梳理与总结。本工作指出,RuO2的磁性研究呈现鲜明的样品依赖性:块体高纯单晶的μSR、中子衍射、角分辨光电子能谱等实验一致表明其为非磁性金属态;而外延薄膜在应力、化学计量比偏离、界面对称性破缺等调控下,可稳定出现长程补偿磁有序,并表现出反常霍尔效应、自旋劈裂力矩、隧穿各向异性磁阻等一系列交替磁特征; 关于RuO2磁性的争议很可能源于其处于量子相变临界点附近,微小的应力、缺陷、掺杂即可触发磁有序与非磁态之间的转变。
针对未来发展,综述提出四大核心研究方向:一是发展高纯、无缺陷RuO2单晶与薄膜的精准制备技术,消除样品差异带来的争议;二是发展极化中子衍射、低能μSR、纳米级磁成像等直接磁有序探测手段,实现薄膜中交替磁有序的直接观测;三是发展应力、掺杂等精准调控手段,实现对RuO2量子相变与交替磁序的可控开关;四是推进RuO2自旋电子器件的原型开发,将基础物理优势转化为器件应用性能。
该项工作由国家自然科学基金、湖北省自然科学基金等多个项目的支持。
该论文青年教师简介:李帅博士,三峡大学数理学院硕士研究生导师,哈尔滨工业大学博士,2023年加入三峡大学数理学院,从事量子输运、磁性材料和拓扑材料方面理论研究。