超导自旋电流在异磁体中出现。图片来源：Kyle Monkman 等
多伦多研究团队提出“另类磁体”可实现无耗散自旋电流，或为自旋电子学开辟新平台
研究人员提出，一类新发现的磁性材料能够将超导体的零电阻电流推广至电子自旋，进而为自旋电子学提供强大新平台。Kyle Monkman 及其在不列颠哥伦比亚大学（UBC）团队的计算结果2026年3月已发表在《Physical Review X》期刊上，阐述了“另类磁体”（altermagnet）如何支持持续、无耗散的自旋电流。
1. 迁移自旋的核心挑战在自旋电子学中，实现自旋在长距离内的稳定传输是核心难题。传统金属与半导体中，自旋电流因自旋随机化效应迅速衰减。为解决此问题，科研人员曾尝试将无耗散的超导电荷传输与磁性材料相结合——即“超导自旋电子学”。然而，这类杂化体系往往受限于本征缺陷：游离磁场会干扰邻近器件，抑制超导性。
2. 另类磁体的独特优势2024年首次被确认的另类磁体，为克服上述局限提供了可能。与反铁磁体相似，它们具有零净磁化，避免产生不必要的磁场；但与铁磁体不同，它们的晶体对称性赋予了“自旋分裂”的电子能带——自旋向上与向下的电子在相同动量下能量不同。这一独特组合引发了对其承载非传统超导态潜力的浓厚兴趣。
3. 两种凝聚体，单一奇异超导体Monkman 及其团队在研究中提出，当另类磁体进入超导相时，自然形成两种独立凝聚体：自旋向上电子对与自旋向下电子对。与传统超导体中电子对由相反自旋配对不同，另类磁体偏好相同自旋的配对。
因此，超导状态表现为两种“流体”：一种自旋向上，一种自旋向下。当自旋–轨道耦合较弱时，这两种流体可独立流动。
4. 纯自旋超电流与“自旋电流发电机”效应这种分离可产生一个惊人可能性：若两种凝聚体相反方向流动，电荷电流相互抵消，而自旋电流则叠加，最终得到纯自旋超电流——即仅传输自旋而不伴随电荷流动。
团队还识别出一种“自旋电流发电机效应”：在某些晶体取向下，施加电荷电流即可产生横向自旋超电流。
5. 强健的自旋电流与未来展望Monkman 等人进一步展示，即使在存在自旋–轨道耦合和磁性无序的情况下，这些自旋电流仍保持稳健——与传统材料中自旋电流短距离衰减形成鲜明对比。
虽然截至目前尚未在已知的另类磁体中观察到超导性，但多种候选材料表现为良金属，暗示在低温条件下有望出现超导相。
若实验实现，研究人员对“超导另类磁体”寄予厚望，认为它们可将磁性与超导性的优势无须传统权衡地融合，为低功耗、自旋驱动技术打开新道路。
勇编撰自论文"Persistent Spin Currents in Superconducting Altermagnets".Physical Review X.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
