英国圣安德鲁斯大学物理与天文学院研究团队近日在《自然物理》发表重要研究成果，通过超高精度实验验证了近百年前的贝特-斯莱特曲线理论预测。这项突破性研究不仅证实了基础物理理论，更开辟了理解量子材料中磁性与结构特性关联的新途径。

研究团队采用超低温扫描隧道显微镜(STM)技术，在过渡金属氧化物材料中观测到异常显著的磁弹性耦合效应。实验在圣安德鲁斯大学特制的超低振动实验室中进行，该实验室能有效隔离外界声波干扰，确保测量精度达到惊人的几百飞米级别(1飞米=10^-15米)。主要作者Carolina Marques博士表示："我们的技术可以亚皮米级分辨率(1皮米=10^-12米)检测结构变化，这比原子半径小约100倍。"

这项研究最引人注目的发现是证实了20世纪30年代提出的贝特-斯莱特曲线在复杂氧化物材料中的适用性。该理论最初用于描述元素金属的磁性行为，而研究团队首次证明其在更复杂的过渡金属氧化物体系中依然成立。Peter Wahl教授指出："我们不仅验证了近一个世纪前的理论预测，更重要的是发现了比当前理论模型预测大得多的结构变化幅度。"

研究采用的方法学创新同样值得关注。团队开发了独特的技术手段，能够独立控制材料表面的磁化强度，而不受材料整体磁化状态的影响。Marques博士解释道："这使我们能够精确区分表面和次表层磁矩的平行或反平行排列状态，为研究磁序与原子间距的相互作用提供了全新视角。"

这项与意大利国家研究委员会(CNR-SPIN)和德国波恩大学的国际合作研究，可能带来多领域的应用突破。研究团队特别指出，该发现有望催生基于纯电子或结构读取磁状态的新型数据存储技术。此外，对磁性与结构相互作用的深入理解，将为高温超导等量子现象的研究提供重要参考。

Wahl教授强调："电子关联效应在这种相互作用中扮演关键角色，而关联效应正是高温超导等现象的核心物理机制。我们的工作为开发更稳定、更环保的超导材料奠定了理论基础。"

更多信息： Carolina A. Marques 等人，关联流动铁磁体中涌现的交换驱动巨磁弹性耦合，《自然物理》 (2025)。期刊信息： 《自然物理》