近日，我校材料科學與工程學院孫立忠教授團隊和物理與光電工程學院楊雪娟教授團隊提出在雙層A型反鐵磁系統中實現交變磁性的一般性堆疊理論，并以此理論為基礎提出在實驗上實現二維雙層交變磁性材料的方案。研究成果《雙層系統中交變磁性的通用堆疊理論》（General Stacking Theory for Altermagnetism in Bilayer Systems）發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters），并被編輯選為編輯推薦（Editors' Suggestion）。物理與光電工程學院博士研究生潘保儒、材料科學與工程學院周攀副教授為論文共同第一作者，材料科學與工程學院孫立忠教授、周攀副教授和物理與光電工程學院肖化平教授為共同通訊作者，湘潭大學為唯一作者單位。

圖1 從鐵磁單層構建交變磁相雙層的對稱性條件

交變磁性是近幾年發現的除鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性外的新型磁性相。這類新型磁性相在正空間和倒空間均表現出自旋極化的交替分布。交變磁性材料在自旋電子學、超導等諸多領域都展現出應用潛力。迄今為止，交變磁相的相關研究主要集中在三維材料，其在二維材料中形成機理的欠缺制約了二維交變磁性材料的理論研究和實驗驗證。針對這一難題，團隊在交變磁性對稱性要求基礎之上，通過群論和第一原理方法提出了雙層A型反鐵磁二維系統實現交變磁性的通用堆疊理論，明確闡述了A型反鐵磁雙層系統中交替磁性的產生機制。該工作發現只有七個雙層點群能夠實現交替磁性。該理論不但能夠很好地解釋在轉角雙層反鐵磁范德瓦爾斯堆疊中出現的交變磁性，而且預測了交替磁性可以通過對稱性直接堆疊兩個單層結構的雙層系統中出現。結合第一性原理方法預測了雙層系統中出現交變磁性的具體材料，用具體的實例證實了該一般性堆疊理論的正確性。同時，該理論為實驗驗證提供了一個簡明的方案，能夠根據單層的層群直接判定由該單層體系構成雙層結構是否會產生交變磁性，并給出具體的堆垛方式。該研究為設計具有交替磁性的雙層系統提供了理論基礎，為未來人們在雙層二維系統中探究和應用這一新型磁性相提供了理論指導。

近年來，材料科學與工程學院以材料與物理、數學、力學等學科交叉為特色，通過凝練更具包容性的學科方向，形成了開放性的科研氛圍，催生了一系列原創性研究成果。這些成果的取得將進一步激勵師生勇攀高峰，提升學科整體科研水平。

文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166701