交错磁性（altermagnetism）是近年来凝聚态物理领域提出的一种新型磁相。它兼具铁磁体与反铁磁体的部分特征：宏观上净磁矩为零，但在动量空间中却呈现出强烈的自旋劈裂。这种由对称性保护的自旋劈裂可带来巨大各向异性磁阻、动量依赖的自旋极化等新奇输运现象，使交错磁体被视为下一代自旋电子学的理想候选材料。

然而，此前所有关于交错磁性的研究几乎都局限于周期性晶体系统。在这些系统中，自旋劈裂的模式直接受限于常规的晶体旋转对称性（如二重、三重、四重或六重对称）。一个自然的问题是：能否将交错磁性推广到具有非周期序但长程有序的准晶体系中？ 准晶拥有传统晶体所禁止的五重、八重等高阶旋转对称性，如果成功，将有望实现全新的、更丰富的自旋劈裂模式。

近日，6163银河线路检测中心黄华卿课题组的研究带来了肯定的答案。研究团队利用超空间投影方法，将高维超立方晶格切割投影到二维物理空间，从而生成两类典型的准晶结构：Ammann-Beenker 准晶（八重对称）和 Penrose 准晶（五重对称）。通过格点在超空间坐标之和的奇偶性，将所有格点划分为A, B两个子晶格，并引入反铁磁Néel序。然而，由于两个子晶格的局域环境完全相同，单纯的反铁磁耦合无法产生动量依赖的自旋劈裂。为此，团队在超空间中进行了两项关键修饰：1）对于Ammann-Beenker准晶，研究团队将 B 子晶格整体平移半个对角晶格矢量，并添加非磁性修饰格点。投影后，这些修饰原子选择性地阻碍特定方向的近邻跃迁，导致 A 与 B 子晶格内部的跃迁强度出现各向异性分化。2）对于 Penrose 准晶：在奇宇称模型基础上，类比 Haldane 模型，对 A、B 子晶格内部的跃迁加入复数相位，同样实现具有各向异性的子晶格内部跃迁分化。这些修饰使原本等价的 A、B 子晶格获得了可区分特征，从而为产生交错磁性铺平了道路。

图1 超空间投影法构造带修饰格点的Ammann-Beenker准晶

基于 Hubbard 模型和自洽 Hartree-Fock 计算，研究团队在较宽的参数范围内确认了稳定的 Néel 有序相。随后，对称性分析、低能有效能带理论以及自旋分辨谱函数计算全面证实：修饰后的 Ammann-Beenker 准晶呈现出 g波交错磁性，受 C₈T 联合对称性保护； 修饰后的Penrose准晶呈现出 h波交错磁性，受 C₅和T对称性的保护。这两种交错磁性对应的旋转对称性（八重和五重）在传统周期性晶体中是被禁止的。这是首次在理论上实现具有此类对称性的共线补偿磁矩体系。

图2 修饰Ammann-Beenker准晶中的 （a）Néel序参量 （b）实空间中磁矩分布 （c）自旋分辨谱函数 （d）有效能带的交错磁性项

研究团队进一步讨论了这类新奇交错磁体在异质结中诱导高阶拓扑角态的可能性，并提出了实验实现的可行路径，例如利用扭转双层异质结构来构造准晶所需的准周期修饰环境。这项工作表明，准晶为探索超越晶体学约束的非常规磁性和新奇拓扑量子现象提供了全新平台。

2026年7月22日，这项研究成果以“准晶中的非传统交错磁性：超空间投影构造法”（Unconventional Altermagnetism in Quasicrystals: A Hyperspatial Projective Construction）为题，发表于期刊《物理评论快报》（Physics Review Letters）。6163银河线路检测中心本科生李易铭、博士研究生潘铭祥、冷骏、陈宇骁为论文共同第一作者，黄华卿为论文通讯作者。

论文链接

https://link.aps.org/doi/10.1103/hx9n-v1yg