罗格斯大学、浦项科技大学、台湾大学及密歇根大学的研究人员近期在铁磁旋转材料中观测到新的电磁效应。相关成果已在《自然·物理学》期刊上发表。该研究显示，在同时保持空间反演与时间反演对称性的固体材料中，仍可能出现此前未见的横向电磁响应。

这项研究重点关注一类具有平面集体旋转特征的材料，其旋转模式被称为铁磁旋转序。论文通讯作者郑相旭表示：“扭曲在自然界中无处不在，出现在DNA结构、攀缘藤蔓，甚至表现出压电效应的石英晶体中。相比之下，我们研究中讨论的扭转是平面性的：所有材料层都沿顺时针或逆时针方向协同旋转。” 传统理论认为，非常规电磁响应通常需要破坏空间或时间对称性，但研究人员通过对称性分析预测，在铁磁旋转材料中可能仍存在新型横向电磁效应。

研究团队以Fe₁.₂₃Ti₀.₇₇O₃作为具体研究对象，通过系统的畴结构表征与磁力显微成像，首次在该材料中观测到异常的横向磁化率差异。郑相旭指出：“最有趣的是，两个铁磁旋转畴中相反的平面内旋转方向将产生相反的横向电磁响应。” 这一发现证实了在保持双重对称性的材料中仍可能产生新颖的电磁行为。

研究结果对材料设计与自旋电子学应用具有参考意义。郑相旭表示：“我们的工作为探索在电流和温度都保持不变的条件下的新型横向电磁响应开辟了新的范式。鉴于32个晶体学点群中有13个——以及近40%的已知材料——可以容纳铁磁旋转有序，我们的发现表明这可能仅仅是一个新时代的开端。” 该进展有望为开发基于对称性保护的新型电子或自旋电子器件提供思路。

研究团队表示，下一步将致力于验证其他理论预测的孪生效应的存在，并探索不同对称性铁磁旋转材料中的电磁行为差异。

更多信息：作者 Kai Du 等人，标题《电环面不变性产生独特的横向电磁响应》，发表于《自然物理学》(2025)。期刊信息： 《自然物理》