科学家首次在实验室制造的晶体中观测到了另一种磁性，这有望推动电子设备在效率和速度方面的提升，同时也为基础物理学开拓了新的探索领域。
基于早期的理论预测，这一发现背后的国际研究团队在碘化镍（NiI₂）中检测到了所谓的p波磁性。碘化镍是一种二维晶体，具备这种磁性得以显现所需的精确特性。
“当时这完全是个新想法，我们决定通过实验来验证它，因为我们意识到碘化镍是展现这种p波磁效应的理想候选材料，”麻省理工学院的物理学家里卡多·科明说道。
在常见的磁体中，电子往往都具有一种被称为自旋的属性，且其方向趋于一致。实际上，这意味着它们微小的“指南针”都指向同一方向，从而形成磁场。
在被称为反铁磁体的材料中，这些自旋在宏观尺度上完美对齐以相互抵消。
p波磁性以一种独特的方式将传统铁磁性与反铁磁性结合起来，产生各种自旋状态的镜像螺旋结构，在大尺度上抵消磁性。在高温炉中制造的超薄碘化镍薄片，使得电子能够根据其周围的场在不同方向上自旋。
研究人员通过向他们的材料发射偏振光（其振荡方式类似螺旋钻，而非更常见的波状起伏模式），揭示了电子自旋中的螺旋状结构。
除了观测到这种新型磁性，研究人员还能够对其进行控制，利用一个小电场来调整其自旋状态和特性。
“我们证明了这种新型磁性可以通过电来操控，”来自麻省理工学院（MIT）的物理学家宋谦说。
“这一突破为一类新型的超快速、紧凑、节能且非易失性的磁存储设备铺平了道路。”
（图注：碘化镍的晶格结构。（宋等人，《自然》，2025年））
最终结果是，理论上电子自旋可以以一种复杂且可控的方式切换，这使得其在新兴的自旋电子学领域有潜在的应用；自旋电子学是一种利用电子自旋来存储记忆、进行计算或传输能量的方法。
这再次展示了非传统类型磁性的可能性，超越了标准的指南针和扬声器系统——这有可能催生全新类别的材料。
这项技术的实际应用还有一段距离，但最终可能会带来密度更高、速度更快且效率更高的存储芯片——随着人工智能的兴起，能源使用问题一直备受关注。
目前，这样的一个系统需要精心校准和特殊的实验室条件，但未来潜力巨大：在电子设备中操控电子自旋而非电荷，会使系统效率更高。
“我们只需要一个小电场来控制这种磁性切换，”宋说。“p波磁体可以节省五个数量级的能量。这是非常可观的。”
该研究已发表在《自然》杂志上。
