一项关于反铁磁材料的研究成果近日在国际顶级学术期刊《自然》发表，复旦大学物理学研究团队在低维反铁磁体系领域取得突破性进展。该团队发现特定反铁磁材料在外磁场作用下可呈现类似铁磁体的确定性双稳态整体切换现象，这一发现为新型磁存储器件开发提供了全新思路。
传统磁存储设备依赖铁磁材料的宏观磁化特性，而反铁磁材料虽具有杂散场弱、响应速度快等优势，却因缺乏宏观磁化难以实现有效调控。研究团队聚焦的二维层间反铁磁体具有独特结构：层内原子呈铁磁耦合，层间则为反铁磁耦合，且层间耦合强度显著弱于层内。这种结构特性使其奈尔序调控成为可能，但如何实现非破坏性的整体切换仍是行业难题。
实验过程中，研究团队自主研发的多模态磁光显微系统发挥关键作用。该系统突破传统技术局限，通过非线性光学二次谐波技术，成功捕捉到层间反铁磁体在磁场下的微观磁态变化。在材料CrPS4的观测中，研究人员发现偶数层样品的二次谐波信号呈现单一磁滞回线，证明其奈尔序可实现层间锁定的整体切换，这与CrI3等材料表现的逐层翻转模式形成鲜明对比。
理论团队通过微磁模拟揭示了两种翻转模式的形成机理。当层间反铁磁耦合强度超过磁各向异性设定的翻转势垒时，单层磁矩翻转会触发相邻层的同步转向，形成"牵一发而动全身"的整体切换效应；若层间耦合较弱，则各磁性层保持独立翻转行为。这一发现完善了经典磁学理论框架，为区分不同类型反铁磁体提供了量化判据。
研究团队提出的"斯通纳-沃尔法思反铁磁体"概念，将铁磁性研究的经典模型拓展至反铁磁体系。该模型不仅解释了层间锁定型切换的物理机制，还证实了"层共享效应"在二维反铁磁材料中的普遍性。这种整体切换模式使反铁磁材料具备"可读可写"特性，为开发低功耗、高密度磁存储器件开辟了新路径。
基于光学二次谐波的非线性磁光表征技术展现出独特优势。该技术对材料磁结构对称性高度敏感，且具有单原子层检测灵敏度，有效克服了传统方法在表征超薄磁性材料时的技术瓶颈。研究团队通过创新实验设计，成功排除了强磁场环境下法拉第效应的干扰，确保了数据准确性。
这项突破性成果标志着反铁磁材料研究从基础探索迈向实际应用的重要转折。研究团队建立的拓展理论模型和非线性表征技术，不仅深化了对低维磁性体系的理解，更为自旋电子学和光电子学领域的新型器件研发提供了关键技术支撑。随着相关研究的深入，基于反铁磁材料的新型存储技术有望在信息技术领域引发变革。
