研究核心突破 - 复旦大学物理学研究团队发现一类特殊低维反铁磁体系可在外部磁场下实现确定性的双稳态整体切换，完善了经典磁学理论框架 [1] - 该研究揭示了低维层间反铁磁体磁化翻转的关键因素与独特效应，推动反铁磁材料研究从“有趣而无用”迈入“可读可写”的关键一步 [1] - 该研究为反铁磁动力学基础研究及技术应用带来变革性突破，为未来低维磁性材料集成到自旋电子学及光电子领域开辟新途径 [5] 技术原理与实验发现 - 在铁磁体中，磁矩方向整齐一致，易于通过外磁场调控，因此常规磁性设备如机械硬盘均以铁磁材料作为存储单元 [3] - 反铁磁材料因磁矩方向相反、磁性抵消而难以被磁场调控，多被当作辅助铁磁体的“配角” [3] - 相比铁磁体，反铁磁材料更有助于开发更高密度、更快运行速度的磁性存储器，但需满足在保持反铁磁态基础上实现所有磁性层同时发生整体性双态切换的条件 [3] - 研究团队利用自主开发的无液氦多模态磁光显微系统，结合非线性光学二次谐波技术，发现层间反铁磁体CrPS4的反铁磁态可被磁场整体切换，并成功捕捉到这一“集体舞蹈”现象 [3] 理论框架与模型创新 - 理论团队通过微磁模拟，精准复现了实验中观察到的两类磁切换行为 [3] - 团队创新提出了Stoner-Wohlfarth反铁磁模型，并推导出反铁磁的“特征交换尺寸”作为两类行为的判据，完美解释了现有实验 [3] - 该理论模型为未来按需设计与搜寻具有理想翻转特性的反铁磁材料提供了理论指引 [3] 潜在应用前景 - 该研究成果为开发新一代低功耗、高速运算芯片提供了新路径 [1] - 相关成果已于1月29日在国际顶级学术期刊《自然》上在线发表 [1]