福建师范大学张健敏教授、黄志高教授团队在二维交错磁体系的高阶拓扑研究中取得重要进展
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2025-11-20 19:02:21
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二维交错磁体(Altermagnet)是国际物理学领域最新的研究热点,其独特的“零净磁矩+自旋能带劈裂”特性,兼具反铁磁体的稳定性和铁磁体的自旋极化优势,为高密度、低能耗自旋电子器件提供了突破性的材料平台。

我校物理与能源学院张健敏教授、黄志高教授团队聚焦交错磁体系中自旋调控与高阶拓扑态的耦合机制,揭示了二维交错磁体中自旋选择性二阶拓扑绝缘体的形成规律。研究发现,单轴应变诱导的镜面对称性破缺可产生自旋分辨的角态,进而驱动自旋-角点锁定(spin–corner locking)机制,使体系进入角极化的二阶拓扑相。这一过程首次建立了自旋自由度与角态之间稳固的锁定关系,阐明了交错磁体中自旋有序与高阶拓扑性质的深层关联,为拓扑自旋电子学与角点电子学(cornertronics)的结合提供了新的物理途径。

通过紧束缚模型结合第一性原理计算方法,团队在CrO和Cr2Se2O等二维交错磁材料中实现了该机制的模拟验证,并绘制了CrO的完整拓扑相图。相图预测表明,在特定应力调控下,CrO可呈现交错磁Weyl半金属相,其拓扑能带结构受自旋-轨道耦合与晶格应变的协同调控。该研究不仅突破了传统拓扑材料中自旋与轨道自由度分离的限制,更建立了自旋-拓扑-角点三位一体的物理框架,为发展新型低功耗拓扑自旋器件提供了理论支撑。

研究成果10月20日以《Spin-Selective Second-Order Topological Insulators Enabling Cornertronics in Two-Dimensional Altermagnets》为题发表于国际著名学术刊物《Nano Letters》上。福建师范大学为唯一作者单位,博士研究生杨柠境为第一作者,张健敏教授为本文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金面上项目、福建省自然科学基金杰青、重点等项目资助。

对称性破缺下自旋选择的高阶拓扑角态

相关论文:DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c03191

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