近日，我校材料科学与工程学院孙立忠教授、周攀教授课题组提出了在双层非磁性体系中存在一种新型电流诱导的自旋响应——层埃德尔斯坦效应，并建立了相应的普适对称性理论框架，为利用层自由度实现自旋磁化的电学产生和调控提供了新的理论方案，研究成果《层埃德尔斯坦效应》（Layer Edelstein Effect）发表在国际物理学顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。材料科学与工程学院博士研究生周彬畅和周攀为论文共同第一作者，周攀、孙立忠为共同通讯作者，我校为唯一单位。
层埃德尔斯坦效应及其电场调控示意图
埃德尔斯坦效应（Edelstein Effect）是非反演晶体材料中普遍存在的一种效应，可利用电流在非磁性材料中产生非平衡的自旋极化，是实现"电生磁"最重要的效应之一。近年来，二维材料中层自由度的引入进一步拓展了电子输运和量子态调控的维度，层霍尔效应等研究表明，即使体系整体响应相互抵消，不同层中仍可以存在方向相反的局域响应。这一类进展自然引出了一个重要科学问题：埃德尔斯坦效应能否进一步拓展至层自由度，使面内电流在非磁性双层体系的上下两层诱导方向相反的自旋磁化，并进一步利用垂直电场对其进行选择和调控？
针对这一问题，研究团队从理论上提出了层埃德尔斯坦效应，并对其产生机制和实现条件开展了系统研究。团队通过有效模型和对称性分析揭示了该效应的产生机制，并结合双层通用堆叠理论建立了实现该效应的普适判据。研究发现，层间相反的自旋响应既可以由体系本征层间对称性直接保证，也可以通过外加垂直电场破缺层间对称性后产生，由此形成两种互补的层埃德尔斯坦效应机制。该研究将传统埃德尔斯坦效应从整体自旋响应拓展至层分辨自旋响应，建立了电流、自旋和层自由度之间新的耦合机制，为在二维非磁性体系中实现可控自旋磁化以及设计新型自旋逻辑和磁存储器件提供了理论指导。
孙立忠、周攀课题组近年来围绕“对称性理论驱动的新奇物态预测与自旋电子学调控”这一主线开展了系统的研究工作，近3年连续发表系列创新成果。本次是该课题组第二次在《物理评论快报》发表研究成果。
论文链接：https://link.aps.org/pdf/10.1103/qhvs-pfkq
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