一項關于反鐵磁材料的研究成果近日在國際頂級學術期刊《自然》發表，復旦大學物理學研究團隊在低維反鐵磁體系領域取得突破性進展。該團隊發現特定反鐵磁材料在外磁場作用下可呈現類似鐵磁體的確定性雙穩態整體切換現象，這一發現為新型磁存儲器件開發提供了全新思路。

傳統磁存儲設備依賴鐵磁材料的宏觀磁化特性，而反鐵磁材料雖具有雜散場弱、響應速度快等優勢，卻因缺乏宏觀磁化難以實現有效調控。研究團隊聚焦的二維層間反鐵磁體具有獨特結構：層內原子呈鐵磁耦合，層間則為反鐵磁耦合，且層間耦合強度顯著弱于層內。這種結構特性使其奈爾序調控成為可能，但如何實現非破壞性的整體切換仍是行業難題。

實驗過程中，研究團隊自主研發的多模態磁光顯微系統發揮關鍵作用。該系統突破傳統技術局限，通過非線性光學二次諧波技術，成功捕捉到層間反鐵磁體在磁場下的微觀磁態變化。在材料CrPS4的觀測中，研究人員發現偶數層樣品的二次諧波信號呈現單一磁滯回線，證明其奈爾序可實現層間鎖定的整體切換，這與CrI3等材料表現的逐層翻轉模式形成鮮明對比。

理論團隊通過微磁模擬揭示了兩種翻轉模式的形成機理。當層間反鐵磁耦合強度超過磁各向異性設定的翻轉勢壘時，單層磁矩翻轉會觸發相鄰層的同步轉向，形成"牽一發而動全身"的整體切換效應；若層間耦合較弱，則各磁性層保持獨立翻轉行為。這一發現完善了經典磁學理論框架，為區分不同類型反鐵磁體提供了量化判據。

研究團隊提出的"斯通納-沃爾法思反鐵磁體"概念，將鐵磁性研究的經典模型拓展至反鐵磁體系。該模型不僅解釋了層間鎖定型切換的物理機制，還證實了"層共享效應"在二維反鐵磁材料中的普遍性。這種整體切換模式使反鐵磁材料具備"可讀可寫"特性，為開發低功耗、高密度磁存儲器件開辟了新路徑。

基于光學二次諧波的非線性磁光表征技術展現出獨特優勢。該技術對材料磁結構對稱性高度敏感，且具有單原子層檢測靈敏度，有效克服了傳統方法在表征超薄磁性材料時的技術瓶頸。研究團隊通過創新實驗設計，成功排除了強磁場環境下法拉第效應的干擾，確保了數據準確性。

這項突破性成果標志著反鐵磁材料研究從基礎探索邁向實際應用的重要轉折。研究團隊建立的拓展理論模型和非線性表征技術，不僅深化了對低維磁性體系的理解，更為自旋電子學和光電子學領域的新型器件研發提供了關鍵技術支撐。隨著相關研究的深入，基于反鐵磁材料的新型存儲技術有望在信息技術領域引發變革。