东南大学物理学院林玲芳研究员在交错磁性物理方面取得进展

近日，东南大学物理学院林玲芳研究员在交错磁性材料物理取得进展，相关研究成果以“折叠铁链体系中的交错磁性”（Altermagnetism in Folded Iron Chain Systems）为题发表在物理学领域知名刊物《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

交错磁性是一种宏观净磁矩为零、但电子能带在动量空间中存在自旋劈裂的新型磁性态。目前，交错磁性的研究主要集中在具有奈尔型（Néel-type）反铁磁序的体系中。随着交错磁性研究的深入，一个重要的科学问题逐渐浮现：块状磁序能否产生交错磁性？其实现需要哪些对称性条件和微观机制？这类体系又将展现怎样独特的电子结构与输运性质，以及能否在真实材料中实现？

围绕上述科学问题，研究团队在前期关于铁磁与反铁磁相互作用竞争机制的研究基础上[Phys. Rev. Lett. 127, 077204 (2021)]，以具有块状磁序（↑↑↓↓）的一维铁硒四面体链为研究对象，系统探索了低维磁性体系中交错磁性的形成机制及其对称性要求。研究发现，即使磁性链打破了空间反演与时间反演联合对称性（PT），其能带仍可能保持自旋简并，由此建立了严格一维体系中交错磁性的禁戒定理（no-go theorem），揭示了其背后的对称性限制。进一步研究发现，链间电子跃迁可通过维度交叉突破一维对称性限制，在块状磁序的折叠铁链中实现无需四重旋转对称性的 d 波交错磁性，并产生独特的费米面结构与非线性自旋响应。在实际材料方面，研究团队进一步提出，具有准一维铁硒链结构的 K₃Fe₂Se₄ 及其相关材料是实现上述交错磁性机制的潜在候选体系。值得一提的是，林玲芳研究员及其实验合作者近期通过中子散射实验，确认了 K₃Fe₂Se₄ 中块状磁序的存[Phys. Rev. Lett. 136, 256706 (2025)]。

这些研究成果不仅深化了对低维体系中交错磁性形成机制及其对称性条件的认识，拓展了交错磁性研究的材料体系和物理图像，也为探索新型交错磁性材料、非常规电子态及其在自旋电子学领域的潜在应用提供了新的研究方向。

本文第一作者为东南大学物理学院林玲芳研究员，美国田纳西大学张杨博士和浙江大学胡仑辉教授为共同通讯作者，东南大学物理学院为第一单位。

论文链接：https://doi.org/10.1103/6327-7256

供稿：林玲芳

审核：苗霖