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近日，中國科學院合肥物質科學研究院團隊等，突破基于宏觀對稱性與均勻自旋輸運的傳統觀念，提出了基于“非對稱自旋力矩”的反鐵磁奈爾矢量全電學調控普適理論。自旋電子學器件向小尺寸、高速度、低功耗發展，反鐵磁材料因宏觀凈磁化為零、太赫茲頻段超快響應等優勢，成為下一代高密度、超快信息存儲器件的理想候選體系。反鐵磁器件信息讀寫的核心是全電學確定性調控奈爾矢量，但受其內部強交換耦合的限制，該調控僅能在少數材料中實現。因此，提出適用于廣泛共線反鐵磁體的普適電學調控機制，是當前領域的關鍵問題。研究團隊建立并推導了基于“非對稱自旋力矩”的反鐵磁動力學理論。解析推導與宏觀自旋動力學模擬一致表明，子晶格間自旋積累的微小不對稱性，能夠促使類阻尼型力矩與類場力矩協同作用，打破了傳統對稱機制下的動力學平衡，從而驅動奈爾矢量的確定性翻轉。研究表明，根據注入自旋極化方向的不同，非對稱自旋力矩在反鐵磁體系中能夠復現傳統鐵磁體中經典的調控模式。理論模擬顯示，在面內磁場輔助的自旋軌道轉矩翻轉中，反鐵磁因內部強交換耦合，可抵御強磁場干擾，使奈爾矢量保持穩定翻轉。實驗證實，三氧化二鉻這類A型反鐵磁體的垂直奈爾矢量，在3特斯拉面內輔助磁場下仍可實現穩定的全電學調控翻轉。非對稱自旋力矩機制的建立，為共線反鐵磁體系的奈爾矢量調控提供了普適的理論方案，搭建起連接傳統鐵磁自旋電子學與下一代反鐵磁自旋電子學的理論橋梁。相關成果為開發不依賴特定對稱性的通用型反鐵磁寫入技術提供了理論支撐，為自旋電子學器件在強磁場下的應用奠定了理論基礎，并為未來反鐵磁體與奈爾矢量相關的新奇量子物性研究開辟了新方向。相關研究成果發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院相關項目等的支持。論文鏈接反鐵磁體系中非對稱自旋力矩物理機制示意圖