第三類磁性有了關鍵証據。美國SLAC國家加速器實驗室、斯坦福大學與歐洲同步輻射裝置等機構的研究團隊在新一期《科學》發表論文稱，他們在碲化錳（MnTe）中觀測到一種被稱為“手性交替磁振子”的集體自旋運動，為交替磁性這一新型磁態提供了關鍵實驗証據，也意味著未來芯片和信息存儲技術有了新的可能。

交替磁性被認為是介於鐵磁與反鐵磁之間的第三類磁有序。普通磁鐵內部電子自旋像一排同向排列的小磁針，整體產生明顯磁場﹔反鐵磁體中相鄰自旋方向相反，磁性彼此抵消。交替磁體同樣沒有明顯外磁場，卻因原子空間排列方式特殊，保留了一些通常隻在鐵磁體裡出現的電子自旋特性，因此被寄望於開發干擾更小、更緊湊的自旋電子器件。

此次實驗把目光投向磁振子。材料受熱或受擾后，局部自旋變化會像水波一樣向周圍傳遞，這種集體波動的量子化單位就是磁振子。理論曾預言，交替磁體中的磁振子可能帶“手性”——自旋集體運動存在順時針或逆時針的偏好，且這種偏好會隨傳播方向改變。

研究團隊在法國歐洲同步輻射裝置利用圓偏振X射線照射碲化錳，分別採用左旋和右旋光，並分析散射信號。他們先捕捉到來自磁振子的特征峰：信號隨溫度升高而減弱，在材料失去磁有序后消失，確認其源於內部磁性活動。更關鍵的是，兩種圓偏振光測得的磁振子強度並不對稱，說明自旋運動確有固定旋轉傾向﹔當測量方向改變，這種不對稱性會增強、減弱甚至反轉，變化規律與此前理論預言的g波交替磁對稱性吻合。

碲化錳是交替磁性研究中最具代表性的模式材料。2024年，科學家已在其中觀察到不同自旋電子的能量差，以及磁振子能帶的分裂。本次研究用不同的X射線方法補齊了第三塊拼圖：電子能帶自旋劈裂、磁振子能帶劈裂，以及磁激發本身的手性。同一期《科學》中，法國團隊用極化中子散射在另一種材料氟化錳中也看到手性磁振子跡象，兩條獨立技術路線相互支撐。

交替磁體不產生雜散磁場，又能承載可調控的自旋手性，未來或可服務於高密度的信息存儲與自旋計算。但要把研究推進到能生成、傳輸並控制手性磁振子，還有相當長的路，包括弄清如何在器件尺度上切換和讀取這些微觀自旋運動。（記者張夢然）