2026年6月12日——奥格斯堡大学的物理学家与国际合作伙伴共同确定了具有kagome自旋冰结构的HoAgGe中的磁有序相变，并发现非线性磁化率能够在无净磁化强度的情况下探测时间反演对称性的破缺。这一发现对受挫磁体的基础研究以及信息技术潜在应用具有重要意义。

路易·奈尔在1970年的诺贝尔奖演讲中曾提到，反铁磁体（即偶极子以总磁化强度为零的方式有序排列的磁体）从理论角度来看非常有趣，但似乎缺乏实际应用。近年来，在揭示和利用反铁磁体未探索功能方面取得的进展，催生并推动了反铁磁自旋电子学领域的发展，该领域旨在理解并控制反铁磁矩的动力学或自旋输运，以用于新概念固态器件。

Kagome自旋冰长期以来一直是一种理论概念，用于描述具有丰富磁相变和激发形式的奇异反铁磁性。2020年，奥格斯堡大学物理研究所的赵侃博士和Philipp Gegenwart教授在真实材料HoAgGe中发现了kagome自旋冰。在他们最新发表于美国物理学会全新期刊《Physical Review X》的研究中，他们确定了HoAgGe中奇异反铁磁有序相变的本质，并发现非线性磁化率可作为时间反演对称性破缺的指标，从而实现对简并自旋冰畴的操控。

非线性磁化率

基态中磁矩的六种构型如图1所示。每种构型都有一个所有磁矩方向反转的对应态，这是基态时间反演对称性破缺的标志。尽管由磁矩矢量和给出的净磁化强度始终为零，但仍存在右旋和左旋的循环模式，这是手性反铁磁有序的特征。尽管磁化强度为零，但零外加磁场下的非线性磁化率（数学上由磁化强度M对磁感应强度B的二阶导数给出）可为正值或负值。如红色和黑色线条所示，这两种状态可通过非线性磁化率加以区分，并可通过外加磁场进行选择性切换。这种功能对于任何具有相同基态的kagome自旋冰都具有普适性，有望被用于基于受挫自旋系统的信息技术应用。

三维XY普适性

研究团队还利用极化中子漫散射技术，比以前更精确地绘制了HoAgGe在多个温度下的自旋有序结构。随着系统冷却，它首先进入一个具有波动磁荷的部分有序态，然后才达到完全有序态。通过蒙特卡洛模拟以及针对HoAgGe中扭曲kagome自旋冰的扩展三维自旋模型进行的标度分析，研究小组阐明了一个单一的三维XY相变，该相变通向具有破缺时间反演对称性的基态。值得注意的是，HoAgGe是首个展现这种普适临界行为的磁性材料，而这种行为也出现在液氦的超流相变中。“这推进了对复杂磁有序的一般理解”，Philipp Gegenwart教授博士表示。