近年来，突破传统铁磁与反铁磁分类范式的新型二维磁性材料，因其在新一代自旋电子学器件中的巨大应用潜力，引发了全球科研界的广泛关注。其中，二维交错磁体作为一种具有对称性驱动机制的新兴体系，展现出独特的物理性质：虽具有补偿的净磁化，却能产生显著的自旋分裂能带结构，从而有望实现无净磁化状态下的自旋极化电流输运。然而，如何在该类材料中同时实现巨大的自旋分裂能与高度的自旋极化率，并有效调控其各向异性，仍是当前该领域面临的关键科学难题与挑战。

针对这一前沿问题，研究团队通过系统的理论计算，成功预测了一种新型且结构稳定的二维材料Cr₂O。通过第一性原理计算、自旋群理论分析以及原子级蒙特卡洛模拟等多种研究手段，该团队深入揭示了该材料的优异特性：Cr₂O单层具有稳定的交错磁序，其奈尔温度高达507 K，远高于室温，确保了其在实用环境下的磁有序稳定性。尤为引人瞩目的是，该材料在费米能级附近展现出高达1.83 eV的巨自旋分裂效应（见图1），其强度在无需自旋轨道耦合作用的二维交错磁体中十分罕见。此外，Cr₂O单层中的自旋极化在动量空间与实空间中均表现出强烈的各向异性，并在特定晶向上实现接近100%的完全自旋极化，为定向自旋传输和器件设计开辟了全新可能。该研究成果以“Giant spin splitting and anisotropic spin polarization in 2D altermagnet Cr₂O”为题发表在国际著名学术期刊《Nano Letters》上。江苏师范大学为本研究成果的第一完成单位和通讯单位，物电学院2024级硕士研究生张秀丽为论文第一作者，姜朋副教授与李延龄教授为共同通讯作者。

图1自旋极化能带和自旋劈裂能

该工作得到国家自然科学基金、江苏省基础研究计划等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c04779