问题：磁性材料是信息存储与计算硬件的重要底座；当前从机械硬盘到磁随机存储器，普遍以铁磁材料承载信息，其优点是宏观磁化明显、读写相对成熟，但也伴随杂散磁场带来的串扰与能耗约束。反铁磁材料因杂散场弱、动力学过程快、抗扰动能力强，被视为突破高密度与高速瓶颈的潜在方向。然而，反铁磁体整体磁化近乎抵消，信息载体更多体现为奈尔序等内部有序参数，如何稳定、可重复地“读出”和“写入”奈尔序方向，长期是反铁磁走向器件化的核心难题。尤其在原子级厚度、微米级尺度的二维材料中，传统磁测量方法往往受灵敏度与空间分辨率限制，实验表征平台也一度相对缺乏。 原因：近年来二维范德华磁性体系受到关注，层间反铁磁体尤具代表性：单层内部可保持铁磁耦合，而层与层之间呈反铁磁耦合，且层间耦合通常显著弱于层内耦合，使奈尔序更易被外场或其他手段调控。已有研究在CrI3、CrSBr等材料中观察到随磁场逐层翻转的演化路径，表现为“层间自由型”特征——磁层依次翻转，体系整体逐步接近铁磁排列。这个过程能够改变磁态，但往往意味着在调控过程中反铁磁态被逐步破坏，难以满足“既保持反铁磁结构又能完成两态切换”的理想需求。更理想的图景，是“层间锁定型”整体翻转：所有磁层同步发生双态切换，既可形成清晰的“0/1”两态，又能保持反铁磁内禀优势。要实现这一点，既需要合适的材料体系，也需要能在低维尺度上可靠识别反铁磁对称性变化的探测手段。 影响：据介绍，复旦大学吴施伟教授团队依托多年技术积累，建立具有自主知识产权的无液氦多模态磁光显微系统，并结合非线性光学二次谐波方法开展探测。二次谐波信号对晶格与磁结构对称性高度敏感、具备单层灵敏度，因而适用于二维反铁磁等“宏观磁化不显著”体系表征。团队在对另一种层间反铁磁体CrPS4开展实验时，观察到偶数层样品的二次谐波响应在磁场下呈现单一磁滞回线，指向一种更接近“整体、确定、可重复”的双稳态切换行为。这意味着特定低维层间反铁磁体系在外磁场作用下，能够像铁磁体那样实现可控的整体翻转，并可用光学手段实现高灵敏“可读”。研究还继续完善经典磁学理论框架以解释其微观机制，为理解不同材料为何呈现“逐层翻转”或“整体翻转”的分化提供了新的物理图像。业内人士认为，这一进展触及反铁磁器件化的关键环节：若能获得稳定的双态翻转与可靠读写窗口，反铁磁材料在高速、低能耗存储及涉及的逻辑器件中的应用想象空间将显著打开。 对策：面向工程化落地，仍需从“现象发现”走向“可制造、可集成、可验证”。一是材料与结构层面，要进一步明确影响整体翻转的关键参数，如层间耦合强度差异、各向异性、缺陷与应变等因素，并探索通过厚度、栅压、应力或界面工程实现可控调谐。二是测量与标准层面，针对强磁场环境中可能引入的非本征法拉第效应等干扰，需要形成可复用的校准与剔除方案，推动二维反铁磁表征从“个案实验”走向“可比对、可复现”。三是器件路径层面，需将“光学可读”和“电学可读写”衔接起来，探索与CMOS兼容的读取方式、写入能耗窗口、循环寿命与温度稳定性等关键指标，为产业评估提供量化依据。 前景：从更长周期看，反铁磁材料的价值不止于替代现有存储单元，更可能推动新一代信息器件范式演进。其快速动力学与低串扰特性，契合算力密度提升与能耗约束趋紧的技术趋势。二维范德华体系还具备易于堆叠、界面可设计等优势，为异质结构中实现多物理场协同调控提供了平台。此次在层间反铁磁体中实现“铁磁式”双稳态整体切换的思路，若能扩展到更高温度、更稳定材料体系，并形成可电学集成的读写方案，有望推动反铁磁从基础研究走向可用器件，进而为低功耗、高速运算与存储融合提供新的实现路径。
从量子计算到人工智能，基础材料的突破持续推动技术进步。复旦大学这项研究展现了我国原始创新上的实力。在全球科技竞争中，中国科研团队正通过扎实工作实现从跟跑到领跑的跨越。这再次证明——只有夯实基础研究——才能取得更多原创性突破。