日前，我校王文洪教授团队在反铁磁多铁材料的磁电耦合方面取得又一重要进展，相关成果以《Multiferroic phase transition between multiple types of collinear compensated magnets》为题发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。天津工业大学为论文第一完成单位和第一通讯单位，我校电子与信息工程学院博士研究生赵万为第一作者，我校王文洪教授、周小东副教授与澳大利亚伍伦贡大学程振祥教授、王啸天研究员为共同通讯作者。
图1.四类共线补偿磁性及其多铁相变行为
团队基于第一性原理计算与磁对称性分析，提出层状杂化非本征多铁（hybrid-improper multiferroics）材料可作为实现多类反铁磁态相互转化的通用平台，并选取单层K3Mn2Cl7作为代表体系开展了系统研究。研究表明，该材料的基态为具有面内铁电极化的第四类补偿磁体；在外加电场或温度场的作用下，体系可在铁电第四类补偿磁体、反铁电第四类补偿磁体、反铁电交错磁体以及顺电传统反铁磁体等多种补偿磁态之间发生可逆多铁相变，并在相变过程中出现瞬态补偿亚铁磁构型，展现出丰富的对称性调控行为。进一步研究还发现，该体系中的铁电态和反铁电态无需经历传统的交换劈裂翻转，即可实现全动量空间中持久自旋纹理、贝里曲率和拓扑输运信号符号的可逆调控，揭示了一种有别于传统机制的新型磁电耦合现象。该成果拓展了人们对反铁磁磁电耦合机制的认识，为发展新型低功耗自旋电子器件提供了新的材料设计思路与调控策略。
图2.铁电和反铁电补偿磁态中符号可逆的全动量空间持久自旋纹理、贝里曲率和拓扑输运信号
该工作得到了国家重点研发计划物态调控专项“强自旋轨道耦合反铁磁材料物态调控及原型器件”（2022YFA1402600）、国家自然科学基金面上项目和青年项目等的资助。
近年来，面向高密度、低功耗自旋电子器件对新型磁性多铁材料的需求，我校王文洪教授团队围绕自旋极化反铁磁材料、多铁材料磁电耦合及其输运响应开展了持续系统的研究，并取得系列进展[Adv.Mater.,37,2505779(2025)；Nat.Commun.,17,549(2026)；Adv.Funct.Mater.,36,e25986(2026)；Nat.Commun.,17,811(2026)]。这些工作从材料设计、对称性调控到输运读出，逐步推进了反铁磁多铁材料在低功耗自旋电子器件中的应用探索。
（审稿：电子与信息工程学院 牛萍娟 编辑：党委宣传部 胡敏）
图片来源：电子与信息工程学院