MIT团队首次在碘化镍中发现可电控的p波磁性，实现自旋翻转与自旋电流，为未来超节能存储芯片与自旋电子学奠定基础。
物理学界又传来一个震撼消息！麻省理工学院（MIT）的科学家们首次在实验中观察到了一种全新的磁性形态，这种新型磁性被称为“p波磁性”。如果未来能够成功应用，这一发现可能彻底改变芯片存储方式，让电子设备运行更快、更省电、更小巧。
新磁性的突破：打破铁磁与反铁磁的局限
我们都知道，日常生活里的冰箱贴、指南针用的就是铁磁性材料。铁磁体的特点是电子自旋方向整齐划一，像一群小小的指南针统一指向同一个方向，从而形成强大的磁场。
而反铁磁体则更“隐蔽”。虽然每个电子也有自旋，但邻居之间方向相反，正好抵消，所以从宏观上看不到磁性。
MIT的研究团队这次发现的p波磁性，简直就是铁磁与反铁磁的“混血版”。在他们研究的二维材料碘化镍（NiI₂）里，电子自旋既表现出有序的倾向，又像反铁磁一样互相抵消。最关键的是，这些电子的自旋不是简单的平行或反平行，而是排列成了独特的螺旋形态，就像一只左手和右手的镜像关系。
会翻转的螺旋：电场轻松操控自旋
更令人兴奋的是，这种“自旋螺旋”可以通过施加一个小小的电场轻松翻转。左旋螺旋可以瞬间变成右旋螺旋，反之亦然。
这意味着什么？这就是“自旋电子学”（spintronics）的核心能力！未来的数据存储不再需要依靠电荷，而是通过自旋方向来写入和读取。相比传统电子学，能量损耗大大减少，数据密度却能大幅提升。简单来说，同样大小的芯片能存下更多数据，还不会发热烫手。
MIT材料研究实验室的研究科学家宋谦（Qian Song）说得很直白：“我们证明了这种新型磁性可以被电场操控，这一突破为超高速、超紧凑、节能、非易失性的存储设备开辟了道路。”
研究的核心材料：碘化镍
这项研究的关键在于碘化镍这种二维晶体。研究人员通过高温炉把镍和碘沉积在晶体基底上，让它们自动排列成三角晶格。得到的样品薄得像小饼干碎片，接着再“剥层”，就能得到几微米宽、几十纳米厚的晶片。
他们用圆偏振光来照射这些样品，结果发现，电子的自旋方向和光的偏振方向产生了共振信号。这是p波磁性的关键证据。随后他们再在样品上施加微小电压，发现自旋方向真的会跟着电场翻转，形成整齐一致的“自旋电流”。
能量节省五个数量级，未来潜力巨大
宋谦透露，这种自旋切换只需要非常小的电场，就能节省五个数量级的能量！这几乎就是一个“质变”。
未来如果把这种特性用到存储器里，将彻底改变我们对计算机芯片能效的认知。
MIT的副教授里卡多·科明（Riccardo Comin）也补充说：“有了这种自旋电流，就能在器件层面翻转磁比特，用来控制存储单元。这比传统电子学更高效，因为我们不需要真正移动电荷，只是切换自旋，所以不会产生发热问题。”
现实挑战：极低温下才稳定
不过，目前这个新磁性只在大约60开尔文（比液氮还低）的超低温条件下才出现，距离实用化还有一段距离。研究团队的下一个目标，就是找到能在室温下展现同样特性的材料。那一天，如果到来，存储芯片和量子计算机领域可能都会迎来一场真正的革命。
背景与合作团队
这项成果发表在《自然》杂志上，这次研究的领军人物是MIT材料研究实验室的科学家宋倩（Qian Song）和里卡多·科明（Riccardo Comin）。
宋倩是研究的主要执行者，他在材料合成和实验设计上贡献巨大。科明则是团队的灵魂人物，他长期专注于二维材料和磁性研究，2022年的镍碘化物研究就是他带领团队完成的。这次，他和团队再次突破，成功验证了p波磁性。
合作者还包括伊利诺伊大学香槟分校的拉斐尔·费尔南德斯（Rafael Fernandes），他提出了p波磁性的理论框架，为实验指明了方向。
还有德国马克斯·普朗克研究所的利博尔·什梅伊卡尔（Libor Šmejkal），他的理论工作为p波磁性的概念奠定了基础。
总结
MIT科学家首次实验证实了“p波磁性”，在二维材料碘化镍中发现了可电控的自旋螺旋。这一发现可能彻底颠覆现有存储技术，为未来的自旋电子学和节能芯片打开新大门。尽管还需要解决“低温依赖”的挑战，但意义已经足够重大。