10月7日，《物理评论B》（Physical Review B）在线刊发了强磁场中心材料物理组在新型多铁材料的磁电效应研究上的最新研究成果。该论文题为“Successive electric-polarization switches in the S= 1/2 skew chain Co₂V₂O₇ induced by a high magnetic field”，以Rapid Communications形式发表在Phys. Rev. B 100, 140403(R) (2019)。中心博士生陈瑞为论文第一作者，王俊峰研究员、欧阳钟文教授为论文共同通讯作者，中心夏正才教授、博士生罗爱云、日本东京大学Tokunaga教授、南京大学刘俊明教授以及华中科技大学物理学院陆成亮教授等参与了该项研究。

具有准一维螺旋自旋链结构的Co₂V₂O₇单晶是典型的低维阻挫系统，在磁场诱导下呈现丰富的物理现象，如强自旋-轨道耦合、磁各向异性、1/2和3/4量子磁化平台等。Co₂V₂O₇也是一种新型的第二类多铁材料，具有磁场诱导的多铁态。研究发现，其低场和高场铁电态分别位于1/2量子磁化平台两边，预示着波色-爱因斯坦凝聚（BEC）态的出现。进一步研究发现，Co₂V₂O₇单晶的铁电极化方向在强磁场作用下出现连续跳转（180度极化反转和90度极化翻转），这两种新奇的磁电开关效应被认为是由Co₂V₂O₇独特的晶体结构、磁结构以及磁对称性变化所导致。

Co₂V₂O₇在强磁场作用下的量子磁化平台、铁电极化转变以及磁相图

近两年，强磁场中心材料物理组充分利用脉冲强磁场实验装置平台优势，在多铁材料研究领域取得一系列科研成果。他们利用55特斯拉磁化测量系统，相继在Ni₂V₂O₇(PRB97, 144406, 2018)、ErMnO₃(PRB97, 214419, 2018)、Co₂V₂O₇(PRB99, 134434, 2019)和ErFeO₃(PRB100, 054418, 2019)体系中揭示连续磁相变、自旋向列态、分数磁化平台、丰富磁相图等性质；利用60特斯拉电极化测量系统，相继在Ni₃V₂O₈(PRB97, 174429, 2018)、R₂V₂O₇(R=Ni, Co) (PRB98, 184404, 2018)和Co₂V₂O₇(PRB100, 140403(R), 2019)中揭示反常磁电记忆效应、BEC诱导铁电态、磁电开关转换等新奇物理效应。

该工作得到了国家自然科学基金面上项目支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.100.140403