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打破百年物理认知:交替磁性奠基者荣获2026年欧洲物理学奖

打破百年物理认知:交替磁性奠基者荣获2026年欧洲物理学奖

近日,欧洲物理学会(EPS)凝聚态物理分会正式公布了2026年欧洲物理学奖(Europhysics Prize)获奖名单。来自德国美因茨大学的Jairo Sinova教授、捷克科学院物理研究所及马克斯·普朗克研究所的Libor Šmejkal博士,以及捷克科学院物理研究所的Tomas Jungwirth教授三位物理学家获此殊荣,以表彰他们通过理论与实验系统性确立了“交替磁性”(Altermagnetism)作为除铁磁与反铁磁之外第三种共线磁有序状态的里程碑式贡献。

欧洲物理学奖自1975年设立以来,一直是欧洲凝聚态物理领域的最高荣誉之一。美因茨大学自旋现象跨学科中心(SPICE)主任Jairo Sinova教授表示:“这一奖项认可了一项打破凝聚态物理成熟范式的底层发现。在经历了一个多世纪的研究之后,科学家们仍能挖掘出一种全新的基本磁相,这表明即便是在最经典的学科领域,依然存在深刻的基础科学未知等待揭开。”

改写百年物理学常识的“第三种磁性”

一百多年来,物理学界通常将共线磁体严格划分为两大基本类别:铁磁体(Ferromagnets)与反铁磁体(Antiferromagnets)。铁磁性物质内部磁矩沿同一方向宏观有序排列,形成整体净磁化,广泛应用于现代磁存储与信息技术;而传统反铁磁体的内部反向磁矩在空间上相互抵消,宏观净磁化强度为零,表现出截然不同的电子传输特性。

交替磁性的确立打破了这一长期认知。在微观与宏观机制上,交替磁体展现出前所未见的独特性质:一方面,它的晶格对称性使得反向排列的磁矩完全抵消,宏观上与反铁磁体一样不呈现外部杂散磁场与净磁化;但另一方面,在倒空间电子能带结构中,其自旋简并被晶体对称性天然破缺,电子能够表现出以往仅在铁磁体中观察到的强自旋极化输运特性。此外,交替磁体还具备太赫兹(THz)量级的高速磁动力学响应,这意味着基于该类材料的下一代自旋电子器件有望实现兼具超高集成密度、高抗干扰能力与超高速率的信息处理能力。

从反常霍尔理论走向谱学确证

该项突破起源于德国美因茨大学Sinova团队与布拉格捷克科学院Jungwirth团队多年的深度合作。在2016至2024年期间,Šmejkal在美因茨大学完成了博士研究并开展博士后工作,期间他在构建交替磁性理论框架中发挥了核心引领作用。研究团队创造性地将高级数学群论、空间对称性分析与自旋电子学相结合,最初用于解释特定晶体反常霍尔效应等反常输运现象,随后意识到这些并非个别孤立案例,而是服从全新对称性群分类规律的普遍磁基态。

2022年,研究团队系统发表了交替磁性的完整对称性分类理论,并预测了自然界中数百种候选材料。这一理论迅速激发了全球凝聚态物理与实验物理团队的验证热潮。全球多国科研团队通过角分辨光电子能谱(ARPES)直接观测电子自旋能带劈裂,结合电输运表征与X射线磁圆二色性等手段,成功在多种实验材料中证实了交替磁性态的客观存在,完成了从纯理论预言向实验科学事实的关键闭环。

除了在自旋电子学领域的重大应用潜力,交替磁性的发现亦极大拓宽了现代物理学的研究视野。作为一类前所未有的物质对称性范式,它在拓扑量子物态、非常规超导机制以及强关联电子体系等多个前沿学科分支中建立了意想不到的交叉关联。据悉,该奖项的正式颁奖典礼定于2026年9月在奥地利格拉茨举行的第32届欧洲物理学会凝聚态物理大会(CMD32)上举行。


Journal Reference & Award Information:
European Physical Society (EPS) Condensed Matter Division – 2026 Europhysics Prize
Awardees: Professor Jairo Sinova (Johannes Gutenberg University Mainz), Dr. Libor Šmejkal (Max Planck Institute / Czech Academy of Sciences), Professor Tomas Jungwirth (Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences / University of Nottingham)
Key Reference: Šmejkal, L., Sinova, J. & Jungwirth, T. Beyond conventional ferromagnetism and antiferromagnetism: A class of altermagnets. Phys. Rev. X 12, 031042 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.031042
(责任编辑:scinews)