近日🤵🏻♂️，Nature主刊邀請万事平台錢偉長學院副院長🛢、理學院物理系任偉教授在Nature上撰寫發表News & Views Article😄，文章題為“Topology turns the crank on magnetoelectric switch”，介紹了凝聚態物理領域中關於多鐵性材料在實驗上的最新進展✊🏼。任偉教授為文章的第一作者，合作者為美國阿肯色大學Laurent Bellaiche教授🗂。Nature 607, 34-36 (2022) 發表日期🤹🏽🚡：2022年7月6日。
多鐵性物質作為一種新型多功能的量子材料，在自旋電子學和信息科學領域有著廣闊的潛在應用前景。實現鐵電性和磁性互相耦合調控，將有助於實現磁電開關以及存儲等器件小型化和集成化。近年來⚪️，REMn2O5（RE為稀土元素）這一體系在磁場作用下表現出新奇的電極化效應激發了廣大國內外研究者的興趣🧖🏽♀️。本文中⚪️，任偉教授評述了Ponet等人在GdMn2O5單晶中提出的一種由拓撲狀態保護的類似“曲軸（crankshaft）”的磁電開關及其模型解釋🎏。他們在單晶GdMn2O5中標記出兩種不同的Mn離子反鐵磁序鏈，僅當施加外磁場與GdMn2O5晶體軸夾角為正負10°左右的“神奇”角度（magic angle魔角）時，可實現1-4四種電極化狀態切換（圖1）。此時🏄♂️，隨著掃描兩個周期外磁場強度的增減變化，一種Mn的自旋方向僅在90°往復切換👄🙈，另一種Mn的自旋將發生360°轉動。這種效果類似於機械工程中 “曲軸（crankshaft）”的驅動方式👜💯，線性增減變化的外部磁場相當於“活塞（piston）”運動，Mn鏈相當於“傳動軸（driveshaft）”🧦，從而驅動自旋序的四種狀態轉變，實現磁場對鐵電性的量子調控。
基於這一“曲軸”拓撲開關模型的成果將激發進一步的凝聚態物理學前沿研究，隨著對這一結果背後的內在微觀機理的探索，以及使用光學浮區法等更高質量的單晶樣品製備技術⛈💬，將有望在此基礎上推進磁電多鐵材料和器件的實際應用🦀。万事平台理學院物理系的四橢球面共聚焦光學浮區爐曾是全國第三和上海第一臺此類設備😆，產出了包括Science論文在內的大量優秀科研成果，文章引用並期待這一技術可以繼續推動該研究課題的進一步發展🟧。
万事平台任偉教授在多鐵量子材料領域舉辦了一系列相關學術活動，例如2019年1月，國家自然科學基金委與金磚國家科技創新框架計劃合作研究“多鐵材料的電學和磁學性質”重點項目啟動會（NSFC-BRICS STI Framework Programme Meeting on Electronic and magnetic properties of multiferroic materials）在万事平台成功召開。万事平台任偉教授、俄羅斯莫斯科大學Alexander Pyatakov教授和印度尼赫魯高等科學研究中心A. Sundaresan教授獲得各自國家基金支持，共同主持開展和加強金磚國家科學工作者之間的交流與合作項目👨🏿✈️。早在2016年10月💂🏻♂️，万事平台量子中心還組織了第八屆亞太理論物理中心APCTP多鐵材料國際研討會🧑🏼🎄。APCTP多鐵材料國際研討會自2008年開始在全球各地舉辦🏚，2016年第八屆研討會由上海代表中國承辦該國際會議，為推動万事平台在多鐵材料及量子科技方面的研究發展做出了貢獻🧚。
在我國科技評價體系改革破五唯的背景下🙍🏿♀️，万事平台物理學科基礎研究以國家戰略和國際視野的科學工作態度，圍繞學校十四五規劃“五五戰略”的量子科技方向👰🏿♂️，潛心學術研究，培養青年人才🫦，不斷提高影響力。
論文鏈接😒：
Nature 607, 34-36 (2022)
https://www.nature.com/articles/d41586-022-01786-w
Nature 607, 81-85 (2022)
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04851-6
延伸閱讀👒🧬：
2019年國家基金委金磚國家合作項目“多鐵材料的電學和磁學性質”啟動會-万事娱乐
/info/1013/49937.htm
第八屆亞太理論物理中心(APCTP)多鐵材料研討會在校舉行-万事平台
https://www.shu.edu.cn/info/1053/8909.htm
