图 对交错磁体锑化铬(CrSb)的晶体对称性和电学响应的设计。p、n、D分别代表电流产生的自旋极化、奈尔矢量和Dzyaloshinskii-Moriya矢量

　　在国家自然科学基金项目（52225106、12241404）等资助下，清华大学材料学院宋成团队在交错磁体领域取得重要进展，实现了从晶格维度对交错磁体的高效调控。研究成果以《利用晶体对称性操控锑化铬中的交错磁体序参量》(Manipulation of the altermagnetic order in CrSb via crystal symmetry)为题，于2025年2月13日发表于《自然》（Nature）杂志。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08436-3。

　　传统观点认为，铁磁与反铁磁的特征是互相排斥、泾渭分明的。2019至2022年期间，国内外多个研究组从理论上提出了一种新的磁性物相—交错磁体（altermagnet），打破了近百年来的这一认知。交错磁体融合了铁磁体具有自旋劈裂能带和反铁磁体本征频率高的双重优势，如果能通过有效调控在信息存储领域中加以利用，将有望大幅提升信息存储的速度、密度和能效。2022年5月，我国学者宋成教授及合作者与美国康奈尔大学Daniel Ralph研究组同期独立报道了交错自旋劈裂力矩效应，被国际同行认为是验证交错磁体概念的“原创性实验”。2024年，国内外多个研究组通过角分辨光电子能谱技术直接观测到交错自旋劈裂能带。交错磁体的系列发现入选了《科学》（Science）杂志2024年度十大科学突破。

　　以往交错磁体领域的研究主要聚焦于从输运性质和谱学特征角度对交错磁体进行表征，而对交错磁体的调控则局限于奈尔矢量的层面。清华大学宋成研究团队通过分析发现：交错磁体的形成源于相反取向的磁性子晶格附近截然不同的晶体环境，因而交错磁体的序参量不仅依赖于奈尔矢量的取向，还强烈敏感于晶体对称性。该研究团队聚焦于一种新型的交错磁体材料锑化铬（CrSb），它的突出特征是兼顾了极高的对称性和易操控的晶格特性。通过综合基片选择和生长条件控制等手段，生长出了高对称晶面（0001）面垂直于基片表面的CrSb薄膜，在保持奈尔矢量的易轴取向不变的条件下成功诱发了CrSb中不同类型的晶格畸变, 从而实现了镜面对称性的破缺和磁空间群的转换。交错磁体序参量也随着磁空间群的转换而发生了重构，成功地在晶体对称性维度实现了对交错磁体的调控。基于此，在交错磁体中发现了室温自发的反常霍尔效应，实现了有、无磁场辅助的两类电学翻转模式，翻转效率均比铁磁高一个数量级，为基于交错磁体的信息存储器件的数据读写提供了重要基础。