近日，厦门大学物理科学与技术学院王行之团队和波士顿大学Xi Ling团队合作，在揭示二维反铁磁性体中自旋演化过程取得重要进展。相关成果以《Unveiling the spin evolution in van der Waals antiferromagnets via magneto-exciton effects》为题发表在《Nature Communications》期刊。

该工作通过系统性的实验研究和理论计算，探索了NiPS₃在磁场作用下的激子效应，揭示了磁性激子在范德华反铁磁体NiPS₃中的独特表现，为深入理解这类材料的磁性和光学性质提供了新的视角。实验中，研究团队利用磁光致发光(magneto-photoluminescence)光谱技术，观察了NiPS₃在强磁场下的光学响应。他们发现，当磁场沿NiPS₃晶体的a轴方向施加时，激子峰发生了明显的类Zeeman分裂，其Landé g因子约为2.0。这一结果为确认NiPS₃激子为从单重态到三重态的跃迁过程提供了强有力的实验证据。

此外，研究者们还通过强磁场下的偏振光学实验结合理论模拟，深入研究了NiPS₃中自旋结构的演化过程。他们发现磁场不仅影响了激子的能量分裂，还改变了自旋的取向和排列方式。这些发现不仅加深了人们对范德华反铁磁体中磁激子效应的理解，还为未来基于这类材料的自旋电子学器件的设计提供了新的思路。

值得注意的是，NiPS₃等范德华反铁磁体具有许多优秀的物理性质，如无杂散场、太赫兹级别共振和多重态等，使它们在自旋电子学领域具有广泛的应用前景。通过光学方法探测和调控这些材料中的自旋和激子，有望为新型自旋电子学器件的研发开辟新的道路。未来，科研团队将继续深入研究范德华反铁磁体的磁性和光学性质，探索更多潜在的应用价值，进而推动低维自旋电子学领域的发展。

该工作发表在《Nature Communications》上（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51643-9）。我系王行之教授和波士顿大学Xi Ling副教授为该论文通讯作者，王行之教授为论文第一作者，厦门大学物理系为论文第一单位。美国国家强磁场实验室Dmitry Smirnov、南京大学徐伟高、加州大学河滨分校Ran Cheng和厦门大学李运美团队在磁光测量和理论分析等方面给予了支持。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和111项目等计划支持。