图  强关联氧化物中的手性磁子边缘态。（a）准反铁磁耦合的磁螺旋结构及室温自旋波传输器件；（b）强磁子-磁子耦合而产生的手性磁子边缘态；（c）超低阻尼、长磁螺旋结构为边缘态的传输提供了“磁子高速公路”。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：52225205）等资助下，北京师范大学张金星教授与合作者在强关联锰氧化物薄膜中实现了可长距离传输的手性磁子边缘态。相关成果以“手性磁子边缘态的长距离传输与开关调控（Switchable long-distance propagation of chiral magnonic edge state）”为题，于2025年1月3日在线发表于《自然·材料》（Nature Materials）。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-024-02065-x。

　　自旋波（spin waves）及其量子化磁子（magnons）能够在低阻尼磁性材料中相干传输，由于不携带电荷，可极大程度避免焦耳热的产生，因此自旋波或磁子被“国际器件和系统路线图”认为是构筑后摩尔逻辑电路的重要信息载体，同时也是用来探索与其他玻色子（光子、库珀对等）耦合而衍生新奇量子现象的理想平台。自1930年由布洛赫提出以来，人们在铁磁、亚铁磁、反铁磁等众多材料中发现一系列新奇的自旋波激发、传输、探测等现象及其衍生功能。与传统磁子传输模式相比，理论上预言在低维磁结构中可能存在手性磁子边缘态，可以显著降低自旋波传输过程中的散射耗散。然而过去近一个世纪以来，在室温下能够长距离传输的磁子边缘态至今仍未能实现。其主要挑战在于室温下同时具备理想低维磁结构和低磁阻尼系数的材料无法获得。

　　张金星教授团队提出材料对称性人工操控新策略，在传统关联电子La0.67Sr0.33MnO3薄膜中同时优化了电子和自旋结构，使其在室温下兼具超低阻尼系数与超长磁螺旋序（图a）。低维自旋结构提供了强偶极相互作用，创造了自旋波光学支模式与畴壁模式的杂化耦合（图b左）。这种局域化的强杂化模式能够分别沿着上/下磁畴的边缘远距离手性传输，即手性磁子边缘态（图b右）。超长的磁螺旋“纳米通道”为自旋波的高效传输构筑了一条条“磁子高速公路”，如图c所示。同时，外场可以选择性地实现手性磁子边缘态的开关调控，展示了其作为基本功能单元而设计纳米磁子学和自旋电子学器件的潜力。

　　这项由我国科学家提出并独立完成的工作，不仅为超低功耗后摩尔芯片的设计提供了具有潜力的候选材料，也为探索和操控磁子等新奇物态提供了新的低维磁性材料体系。