近日，北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）陈剑豪团队与北京大学、清华大学、复旦大学等单位合作，首次在二维阻挫条纹状反铁磁体CrOCl中观测到了由磁子平带所引起的准一维长程磁子自旋输运现象。2026年3月21日，相关研究成果以“二维自旋晶格中由平带诱导的准一维磁子输运”（Flat band induced quasi-one-dimensional magnon transport in a two-dimensional spin lattice）为题，在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）上。

随着新一代自旋电子器件微小化、集成化的发展，通过设计一维的磁子自旋输运，可以有效避免器件集成密度增大所带来的信号串扰。而一维自旋系统并不能形成长程有序，长距离的自旋输运也尚未被研究者们发现。尽管利用周期性条纹状磁畴结构，可以较好地抑制磁子跨通道传输，但由于磁畴的形成与长程偶极相互作用相关，其通道尺寸最小能达到百纳米量级，还不足以实现真正的一维自旋输运。相比之下，利用二维材料可以较为轻松地构筑设计出那些在传统方法里难以实现的物理系统。

二维磁性材料CrOCl具备原子级的周期性条纹状反铁磁结构，自旋沿a轴表现为铁磁耦合，沿b轴表现为以8个铁磁链为一个周期的阻挫反铁磁耦合（图1a）。经计算发现，CrOCl的磁子色散关系表现出极强的准一维特性（图1b）：沿a轴其磁子能带是高度色散的，而沿b轴其磁子色散表现出平带特征。这也预示了CrOCl是一个实现准一维磁子自旋输运的很合适的平台。

研究团队利用非局域的自旋激发探测手段，测量了CrOCl晶体中两个方向的磁子输运行为。磁子沿a轴的传输能力显著增强（图2），衰减长度可达7微米，优于已报道的二维材料；而沿b轴的传输能力被显著抑制。两个方向的衰减长度之比约为4，与根据磁子能带计算得到的结果3.8非常接近（图2d）。该研究揭示了二维材料在构筑新型原子级尺度的磁结构和实现一维磁子自旋输运的潜力，对磁子器件的大规模集成有着重要的意义。

该论文第一作者为北京大学量子材料科学中心21级博士生罗秉诚和19级博士生陈满堂（已毕业），通讯作者为量子院陈迪助理研究员、北京大学齐少勉博士后和量子院兼聘/北京大学陈剑豪教授。合作者还包括北京大学谢心澄院士、叶堉教授、宋志达研究员，量子院兼聘/清华大学熊启华教授，量子院宋源军高级工程师，复旦大学肖江教授，山西大学韩拯教授等。该工作得到国家重点研发计划“物态调控”重点专项、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等的支持。