磁振子（Magnon）是描述磁性材料中自旋波的一種準(zhǔn)粒子，是集體自旋激發(fā)的量子化表現(xiàn)。作為自旋激發(fā)載體，磁振子本身攜帶的自旋或軌道角動量可以用于信息處理，從而實現(xiàn)無焦耳熱的自旋電子學(xué)器件。更重要的是，磁振子具有納米級波長，并且能在太赫茲頻率范圍內(nèi)工作，這些特性有望突破現(xiàn)代電子學(xué)的基本局限性。然而，在實際應(yīng)用中，實現(xiàn)電場對磁振子的非易失性調(diào)控面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，要實現(xiàn)磁振子與電場的有效耦合，材料需要具備強磁電耦合特性，但目前相關(guān)體系的實驗合成仍然充滿困難；另一方面，磁振子攜帶的自旋或軌道角動量通常與電場解耦，這進一步增加了實現(xiàn)高效調(diào)控的復(fù)雜性。

針對上述問題，西安交通大學(xué)物理學(xué)院軟物質(zhì)與凝聚態(tài)團隊姜志軍特聘研究員與新加坡南洋理工大學(xué)倪斤陽博士、鹽城工學(xué)院盧金煉副教授和美國阿肯色大學(xué)Laurent Bellaiche教授合作，提出了一種電場調(diào)控二維鐵磁絕緣體中磁振子的通用理論框架。研究表明，在具有強自旋-層耦合的雙層鐵磁絕緣體中，外加電場能夠有效調(diào)控層間的自旋交換相互作用，從而實現(xiàn)對磁振子的非易失性控制。通過密度泛函理論（DFT）計算，研究團隊進一步驗證了在Janus雙層鉻基鐵磁體中，電場可精確調(diào)節(jié)兩層之間的自旋交換相互作用，進而控制磁振子的拓撲性質(zhì)，包括其貝里曲率和軌道磁矩。因此，相應(yīng)的磁振子谷霍爾效應(yīng)和軌道霍爾效應(yīng)也可通過電場實現(xiàn)高效調(diào)控。這項工作為實現(xiàn)非易失自旋電子學(xué)器件邁出了重要的一步，也為未來的磁電耦合器件奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

研究成果以“Nonvolatile Magnonics in Bilayer Magnetic Insulators”為題在《Nano Letters》上在線發(fā)表，西安交通大學(xué)為該論文的第一單位，南洋理工大學(xué)倪斤陽博士與西安交通大學(xué)物理學(xué)院博士生張振龍為共同第一作者，西安交通大學(xué)物理學(xué)院姜志軍特聘研究員和南洋理工大學(xué)倪斤陽博士為論文共同通訊作者。本研究獲得了國家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃、陜西數(shù)理基礎(chǔ)科學(xué)研究項目、小米青年學(xué)者項目、復(fù)旦大學(xué)應(yīng)用表面物理國家重點實驗室和西安交通大學(xué)青年拔尖人才計劃的支持。