2023年9月27日，红足1世陆成亮教授课题组在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表了题为《Colossal linear magnetoelectricity in polar magnet Fe₂Mo₃O₈》的研究论文。陆成亮教授与东南大学董帅教授为共同通讯作者，红足1世博士生常钰婷、南京邮电大学翁亚奎老师、湖北师范大学谢云龙老师为共同第一作者，武汉强磁场中心王俊峰研究员、李亮教授、南京大学刘俊明教授深度参与了该工作。

线性磁电耦合是指磁场（H）与电极化（P）或电场（E）与磁化强度（M）呈线性关联的一类经典磁电效应。物理上，线性磁电同时具有空间反转对称性破缺和时间反演对称性破缺，与一系列的新物理效应密切相关，包括铁环性、磁电单极子、准粒子的非互易输运等。与传统磁电材料相比，线性磁电材料在应用中可能具有更高精度的独特优点，源于其中电、磁之间的线性对应。线性磁电的研究已半世纪有余，但其较弱的磁电耦合（系数约1~10 ps/m）是该领域一大难题。

图：（a）磁化强度与磁场的关系曲线；（b）电极化强度与磁场的关系曲线；（c）基于简化自旋模型的M-H模拟变化关系；（d）不同温度下的磁化强度与磁场的关系曲线；（e）不同温度下的电极化强度与磁场的关系曲线；（f）根据实验和理论计算结果构建的Fe₂Mo₃O₈磁电相图。

围绕于此，合作研究团队报道了极性磁体Fe₂Mo₃O₈中巨大的线性磁电效应，并揭示其物理机制。该工作主要利用脉冲强磁场设施的磁化与电极化实验测试平台，深入研究极性磁体Fe₂Mo₃O₈在高达58T脉冲强磁场下的磁化与电极化特性。研究发现，强磁场可以诱导Fe₂Mo₃O₈磁结构的连续变化以及电极化的线性增长，其对角分量的磁电系数α₃₃的值可达到480ps/m，这比以往报道的磁电系数大了近两个数量级，并且线性磁电效应可以在40~58T较宽磁场范围内持续存在。这一实验结果在理论模型中得到再现，并揭示了交换伸缩机制在线性磁电耦合中的重要贡献。红足1世博士生常钰婷同学今年已在线性磁电方面发表系列工作，均为第一作者：Phys. Rev. Lett. 131, 136701 (2023); Phys. Rev. B 107, 014412 (2023); ACS Appl. Mater. Interfaces 15, 22204 (2023); Appl. Phys. Lett. 123, 102402 (2023)。

该工作得到了国家自然科学基金、省基金、强磁场学科交叉基金等项目支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.136701