近日，我校物理学院阚二军教授团队在国际顶尖期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表了题为“Ferroelectricity-driven Magnetism in a Metal Halide Monolayer”的研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.196801），并入选了“编辑推荐”。南京理工大学为第一单位，硕士生蒋锦弢为第一作者，阚二军教授和黄呈熙教授为该论文的通讯作者。
多铁材料因同时具备铁电性与磁性而备受关注，其磁电耦合效应为通过电场调控磁性提供了可能，是新一代存储器、传感器和量子计算器件的核心候选材料。然而，传统多铁材料存在显著瓶颈：I型多铁材料中铁电性与磁性来源不同，磁电耦合微弱；II型多铁材料虽然磁电耦合较强，但电极化强度过低，难以实际应用。因此，学界长期以来一直在探索是否存在同时具有强磁电耦合和高极化强度的多铁材料。基于此，阚二军教授团队首次提出了III型多铁的理念，完善了多铁物理的理论体系。III型多铁中的磁性由铁电性直接驱动，因而兼具强磁电耦合与高电极化强度特性，但此前从未被实验或理论证实。
团队基于一维离子链模型，首次提出铁电性可通过调控电子结构间接驱动磁性的物理机制：当离子链发生褶皱打破空间对称性并产生电极化时，原子间距的增加导致原子轨道重叠减少，使得电子能带变窄，费米面附近态密度显著增加，触发斯托纳不稳定性（Stoner instability），从而诱导非磁性向铁磁性相变。基于此理论，团队设计并构建了Cu原子吸附的二维金属卤化物单层材料Cu-InI3，通过第一性原理计算证实了其铁电性与磁性的强关联性。研究发现，当铜原子吸附于InI3单层孔隙中心时（对称性未破缺），体系呈非极性与非磁性态；而当铜原子沿垂直方向偏移（对称性破缺）时，体系产生显著电极化，同时In离子上出现自旋极化，系统转变为铁磁态。因此，可以通过电场调控Cu原子位置，实现铁电性与铁磁性的同步切换，验证了铁电驱动磁性的III型多铁特性。这一发现为开发高密度非易失性存储器、超低功耗自旋场效应管等器件提供了新的理论思路和材料平台，有望推动自旋电子学与多铁物理领域的跨越式发展。
该工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金以及南京理工大学自主科研专项资金的支持。
