10月14日，记者从中国科学技术大学获悉，该校物理学院陈仙辉、王震宇教授团队联合校内外科研人员，成功研发出一种新型探针，能够在原子尺度上识别电子的自旋状态。研究团队还利用这一技术，为新型磁性材料“交错磁体”的特殊磁性结构提供了直接实验证据。相关成果于10月13日发表于国际顶级学术期刊《自然》。
电子自旋是电子的一种基本量子属性，也是决定材料磁性的重要因素。能够在原子尺度上看清电子的自旋状态，对于理解新型量子材料的性质、探索未来电子器件具有重要意义。
然而，想要在原子尺度上准确探测电子自旋并不容易。传统探测方法通常需要对显微镜探针进行特殊的磁性处理，有时还需要借助外部磁场，不仅操作复杂，也可能对测量结果产生影响。
针对这一难题，研究团队创新性地将一种具有特殊量子性质的材料制成扫描隧道显微镜探针。这种新型探针能够利用材料自身的特殊电子态，识别不同的电子自旋状态，为原子尺度自旋探测提供了新方法。
为验证这一技术的可靠性，研究团队首先利用新型探针对两种已知磁性材料开展实验，成功观测到与其磁性结构相符的信号变化，证明了该探针具有识别电子自旋的能力。
随后，研究团队将这一技术应用于交错磁体的研究。交错磁体是一类近年来备受关注的新型磁性材料，具有独特的磁性结构，在未来电子器件研发中具有潜在应用价值。此次，研究团队利用新型探针，结合原子成像、磁场响应等多种实验手段，成功识别出材料内部的特殊自旋特征，为其表面存在二维d波交错磁序提供了直接实验证据。
研究人员表示，这项成果未来有望应用于更多二维磁性材料和新型量子材料的研究，为探索其微观性质及开发新型电子器件提供技术支持。（卞怡菲）