清华大学于浦Nature Materials.：双层钙钛矿钴氧化物中几何效应驱动的极性反铁磁金属态

主要观点总结

本文介绍了基于双层Ruddlesden-Popper钙钛矿钴酸盐Sr 3 Co 2 O 7的研究，发现了一种新型的反铁磁极化金属态。该材料具有极性、反铁磁性和金属性的三重耦合，打破了克莱默简并性，产生了反常霍尔效应。这一发现为探索新物态、研究交变磁性等特性建立了桥梁，并对发展自旋电子学器件提供了科学价值。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及挑战

凝聚态物理学和材料科学的目标之一是发现新的物质状态，将多种相互竞争的序参量集成于单一材料体系是有效途径。在极性金属中，将磁性引入则能诱导出磁性极化金属等新物相。但实现这些特性的内在耦合面临材料设计与物性调控的双重挑战。

关键观点2: 创新成果

清华大学物理系于浦教授团队与上海纽约大学陈航晖教授合作，在双层Ruddlesden-Popper钙钛矿Sr 3 Co 2 O 7中发现了极性反铁磁金属态。该材料表现出反铁磁性、结构极性和金属性的三重耦合，打破了克莱默简并性，产生了反常霍尔效应。

关键观点3: 数据概览

研究人员通过两步法合成高质量的Sr 3 Co 2 O 7薄膜，并通过X射线衍射、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜等手段进行表征。第一性原理计算证实了结构极性的存在，并揭示了相邻亚层间钴离子的耦合作用。电学与磁学测量表明，该材料在全温区保持金属导电性，同时具备A型反铁磁结构。

关键观点4: 科学启迪

该研究结果不仅连接了极性金属、磁输运和交变磁性等特性，还提供了通过反铁磁性和极性之间的耦合利用相关电子态的机会。提出的基于结构极性的宇称-时间对称性调控策略对发展自旋电子学器件具有重要科学价值。