磁性材料在自旋电子学及其应用中占据重要的地位。除了传统的铁磁体系外，反铁磁体系由于其可以提供超快自旋动力学、更精确的调控方案、没有漏磁场、不易被外磁场所干扰等特性，近年来获得了凝聚态物理和材料物理领域广泛的关注。然而由于反铁磁体系没有静磁矩，如何有效探测和调控其序参量——奈尔矢量——是反铁磁自旋电子学中重要的科学问题之一。另一方面，为了互补反铁磁和铁磁的各自优势，近年来人们提出了另一种非常规反铁磁体——交错磁体。与常规反铁磁体不同的是，它具有非相对论性自旋劈裂，从而在输运特征上可以展现新的行为。然而，这些输运行为并非交错磁体的充分条件。因此，如何探索新的探测和调控手段，例如从自旋电子学方面区分常规反铁磁和交错磁体，是凝聚态物理中另一个尚未解决的前沿课题。

西安交通大学材料学院材料创新设计中心周健教授及合作者指出，解决这一问题的关键在于如何从理论上厘清常规反铁磁和交错磁的奈尔矢量与对称性之间的关系。基于该课题组前期磁性材料非线性光学输运和自旋扭转的理论结果（Phys. Rev. Res. 2023, 5, 013001; ACS Nano 2024, 18, 24317），以及对常规反铁磁和交错磁体对称性的分析，他们提出光致局域自旋扭转这一隐藏模式可以有效地用于区分这两类行为相似的磁性体系。通过对全部122个磁点群进行分类整理，他们列举出常规反铁磁和交错磁体所从属的磁群，并推导了其序参量奈尔矢量所遵从的磁子群。最终指出在线偏振光照下，前者可以发生奈尔矢量扭转（Neel torque），而后者同时伴随自旋倾斜（spin canting）。与之前讨论的输运行为不同的是，这一光诱导自旋扭转的隐藏模式是充分必要条件，可以同时用于区分常规反铁磁、交错磁、非磁体系（图1）。在以上对称性理论指导下，他们通过低能哈密顿模型和第一性原理计算，揭示了这一过程中相对论效应的作用，并指出中等强度光照可诱导约0.01μ_B的局域磁矩，达到实验可探测的精度，为实验上诱导和区分它们奠定了理论和计算基础。

图1 （a）本征状态以及光照下（b）常规反铁磁（c）交错磁自旋扭转隐藏模式示意图。

以上工作近期以《反铁磁和交错磁中光诱导自旋扭矩的对比》（“Contrasting Light-Induced Spin Torque in Antiferromagnetic and Altermagnetic Systems”）为题发表于物理学权威期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters 2025, 134, 176902）上，西安交通大学金属材料强度全国重点实验室材料创新设计中心为第一完成单位，周健教授和西北大学物理学院张春梅教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金的支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.176902