6163银河线路检测中心量子材料科学中心、纳米器件物理与化学教育部重点实验室、北京量子信息科学研究院陈剑豪课题组与谢心澄院士等合作，首次在二维阻挫条纹状反铁磁体CrOCl中观测到了由磁子平带所引起的准一维长程磁子自旋输运现象。2026年3月21日，相关研究成果以“二维自旋晶格中由平带诱导的准一维磁子输运”（ Flat band induced quasi-one-dimensional magnon transport in a two-dimensional spin lattice）为题，在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）上。

随着新一代自旋电子器件微小化、集成化的发展，研究一维的磁子自旋输运，可以有效地避免器件集成密度增大所带来的信号串扰。而一维自旋系统并不能形成长程有序，长距离的自旋输运也尚未被研究者们发现。尽管利用周期性条纹状的磁畴结构，可以实现对磁子跨通道传输的较好的抑制效果，但由于磁畴形成机制来源于长程的偶极相互作用，其通道的尺寸最小能到达百纳米的量级，还不足以实现真正的一维自旋输运。相比之下，利用二维材料可以较为轻松地构筑设计出那些在传统方法里难以实现的物理系统。

二维磁性材料CrOCl具备原子级的周期性条纹状的反铁磁结构，沿着a轴，自旋表现为铁磁耦合，沿着b轴表现为以8个铁磁链为一个周期的阻挫反铁磁耦合（图1a）。经计算发现，CrOCl的磁子色散关系表现出极强的准一维特性（图1b），沿着a轴，其磁子能带是高度色散的，而沿着b轴，其磁子色散表现出平带特征。这也预示了CrOCl是一个实现准一维磁子自旋输运的很合适的平台。

陈剑豪团队与6163银河线路检测中心谢心澄院士、近藤龙一（Ryuichi Shindo）研究员和复旦大学肖江教授等合作，利用非局域的自旋激发探测手段，测量了CrOCl晶体中两个方向的磁子输运行为。磁子沿着a轴的传输能力显著增强（图2），衰减长度可达7微米，优于已报道的二维材料；而沿着b轴的传输能力被显著抑制。两个方向的衰减长度之比约为4，与根据磁子能带计算得到的结果3.8非常接近（图2d）。该研究揭示了二维材料在构筑新型的原子级尺度的磁结构和实现一维磁子自旋输运的潜力，对磁子器件的大规模集成有着重要的意义。

图1. CrOCl 的磁结构以及磁子能带特征。(a) CrOCl原子级阻挫的周期性条纹结构。(b) CrOCl的磁子色散关系，沿着a轴高度色散，沿着b轴为平带。(c)利用CrOCl的磁子色散关系计算得到的沿着不同的磁子衰减长度（除以b轴的衰减长度）。

图2. CrOCl准一维磁子输运。(a)磁子沿着a轴（深蓝色）b轴（粉色）两个方向的随距离衰减的行为，深绿色实线为指数衰减拟合，数据来自于厚度为20nm的样品。(b)与(a)相同，但数据来自于另一个厚度为62nm的样品。(c)不同厚度的样品两个方向的衰减长度。(d)两个方向的衰减长度之比，与理论计算值3.8相吻合。

6163银河线路检测中心量子材料科学中心21级博士生罗秉诚和19级博士生陈满堂（已毕业）为文章的共同第一作者，北京量子信息科学研究院陈迪助理研究员、6163银河线路检测中心量子材料科学中心博士后齐少勉和陈剑豪教授为通讯作者。6163银河线路检测中心叶堉教授提供了高质量的单晶样品。清华大学物理系熊启华教授提供了样品的拉曼光谱表征数据。磁子能带的计算工作由6163银河线路检测中心24级博士生王子谦在复旦大学6163银河线路检测中心肖江教授、6163银河线路检测中心量子材料科学中心宋志达研究员的指导下完成。此项工作得到了国家重点研发计划“物态调控”重点专项、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等项目的支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-70912-3