（通讯员 廖已莹）为充分展示脉冲强磁场设施重大科技成果，国家脉冲强磁场科学中心于2026年4月启动了脉冲强磁场国家重大科技基础设施2025年度“十大进展”评选活动。经中心开放运行部筛选整理、用户委员会专家评审、公示，此次评选活动圆满完成，最终“自旋为1的三角晶格双磁振子束缚态研究”等10项成果入选2025年度“十大进展”。
脉冲强磁场国家重大科技基础设施2025年度“十大进展”入选成果简介（排名不分先后）
※ 自旋为1的三角晶格双磁振子束缚态研究
主要完成人：吴留锁、梅佳伟（南方科技大学），于伟强（中国人民大学），张志涛（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心），于德洪（澳大利亚核子科学与技术组织）
结合INS、ESR和NMR数据对自旋-1模型的求解
该成果依托脉冲强磁场设施，对自旋为1的三角晶格反铁磁材料Na₂BaNi(PO₄)₂开展系统研究。通过中子散射、20T脉冲强磁场电子自旋共振（ESR）、核磁共振（NMR）等实验，精确调控磁场，实现了双磁振子束缚态能级调控，证实配对磁振子能量低于自由磁振子，并在临界磁场下实现双磁振子束缚态的优先凝聚，直接揭示自旋向列序量子相的存在。该研究突破了玻色子凝聚调控的关键实验难点，为理解量子磁性、新奇量子态及复杂相变机制提供了重要实验依据，拓展了强磁场下量子物态研究的新方向。
相关成果以“Bose-Einstein Condensation of a Two-Magnon Bound State in a Spin-1 Triangular Lattice”为题发表在Nature Materials, 2025, 24(4): 544-551。
※ 多铁材料GdMn₂O₅中普适的拓扑磁电开关效应研究
主要完成人：陆成亮（华中科技大学物理学院）、董帅（东南大学）、王俊峰（华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心）
GdMn₂O₅中普适拓扑磁电效应的实现。(a)GdMn₂O₅晶体结构和磁结构示意图；(b)拓扑磁电开关效应示意图；(c)在电场辅助下，沿非魔角方向（H//a）施加磁场亦可实现拓扑磁电转换；(d)、(e)拓扑磁电开关随温度、场强、角度的依赖关系
该成果针对Nature报道的GdMn₂O₅拓扑磁电开关效应实现条件苛刻（2K低温、“魔角”磁场）的瓶颈，依托50T脉冲强磁场转角电极化测量技术，创新性地引入电场，重构自由能面来解除磁电简并态。该方法使磁场可沿任意方向施加，工作温区提升一个数量级，显著拓宽拓扑磁电效应的实现窗口；特别是通过改变电场极性，可精确调控微观自旋拓扑绕数（Q=±1），实现拓扑态的定向操控。结合理论揭示4f电子在降低势垒中的关键作用，该物理图像在RMn₂O₅（R为稀土离子）系列单晶中得到验证，为多铁材料拓扑磁电效应的实用化开辟了新途径，树立了强磁场-电场协同调控拓扑量子态的新范例。
相关成果以“Observation of Universal Topological Magnetoelectric Switching in Multiferroic GdMn₂O₅”为题发表在Physical Review Letters, 2025, 134(1): 016708。
※ 重费米子超导材料的量子临界行为研究
主要完成人：Alexander G.Eaton（英国剑桥大学）
通过非接触式近邻探测器振荡/无接触电阻率测量技术(PDO)绘建三维量子临界性（左）和高磁场相图的构建（右）
该成果利用脉冲强磁场设施的79.7T脉冲强磁场和非接触式近程探测器振荡器技术，首次揭示重费米子超导体UTe₂的一阶变磁转变在三维磁场空间中形成连续量子临界环（量子临界线）。研究发现，最高场超导相SC3被锚定于此临界线周围，并可延伸至变磁转变两侧，表明量子临界涨落是驱动高场超导的关键机制。该工作颠覆了磁场总是压制超导的传统观念，为理解磁场诱导超导与多分量超导序参量提供了全新范式，79.7T的极端磁场条件使得探索这一高场量子临界现象成为可能。
相关成果以“A Quantum Critical Line Bounds the High Field Metamagnetic Transition Surface in UTe₂”为题发表在Physical Review X, 2025, 15(2): 021019。
※ RuO₂费米面量子震荡测量
主要完成人：Alexander G.Eaton（英国剑桥大学）、Yoshiteru Maeno（日本京都大学）
通过无接触电阻率测量探索RuO₂量子振荡（左）和通过量子振荡构建出在[001]-[100]旋转平面内的量子振荡频率之角度依赖关系以及与费米面结构图（右）
该成果依托脉冲强磁场设施的57T强磁场，采用体相敏感的磁扭矩量子振荡（de Haas-van Alphen）和非接触电阻（Shubnikov-de Haas）量子振荡技术，直接绘制了RuO₂的完整费米面结构。实验发现，其量子振荡频谱与交变磁理论预言严重不符，而与顺磁非磁计算结果高度吻合，在57T下观测到的多个频率分支和有效质量证实了巡游电子顺磁基态。该工作澄清了RuO₂是否具有交变磁序的长期争议，为理解其反常霍尔效应等奇异表面现象提供了关键体相约束，树立了量子振荡诊断磁性的关键范例。
相关成果以“Fermi Surface of RuO₂ Measured by Quantum Oscillations”为题发表在Physical Review X, 2025, 15(3): 031044。
※ Rashba体系电场可调量子霍尔态奇偶转变
主要完成人：彭海琳（北京大学）、袁洪涛（南京大学）、颜丙海（以色列魏茨曼科学研究所）
静电栅控下2个原子层厚Bi₂O₂Se薄膜中的量子霍尔态（左）和通过静电栅控实现的连续量子霍尔态转变过程（右）
该成果利用脉冲强磁场设施的46T脉冲强磁场，结合栅压调控的霍尔和纵向电阻测量，在2原子层厚Bi₂O₂Se薄膜中首次实现了量子霍尔态从仅有偶整数填充因子向奇偶整数共存的电场可逆切换。通过分析Shubnikov-de Haas振荡，提取了Rashba自旋轨道耦合参数从0到172meV·Å的连续演变，46T强磁场是分辨自旋劈裂朗道能级的关键。该工作为自旋劈裂的电学实时操控提供了新途径，对低功耗自旋电子学和拓扑量子计算具有重要意义。
相关成果以“Field-Effect-Tunable Even-Odd Transition of Quantum Hall States in a Rashba System”为题发表在Physical Review Letters, 2025, 135(24): 246302。
※ 磁控狄拉克半金属实现多重外尔模
主要完成人：杜轶、庄金呈、王建峰、郝维昌（北京航空航天大学）
强磁场下手征反常与磁场诱导的拓扑能隙共同主导磁电导率行为
该成果在最高57T的脉冲强磁场下，结合磁阻、霍尔及Shubnikov-de Haas振荡测量，在理想狄拉克半金属Bi₄(Br₀.₂₇I₀.₇₃)₄中实现了外尔模式（有隙外尔、外尔节线环、耦合外尔）的磁场方向与强度连续调控。研究观察到与贝里曲率相关的反常霍尔效应、手性反常导致的负磁阻以及57T强磁场下外尔节点的湮灭。该工作首次在同一材料中集成多种外尔物理现象，为手性自旋电子器件和拓扑相变操控奠定了坚实基础，其中57T极端磁场是实现外尔节点湮灭的关键。
相关成果以“Field Manipulation of Weyl Modes in an Ideal Dirac Semimetal”为题发表在Nature Communications, 2025, 16(1): 10785。
※ 71.36特斯拉平顶脉冲磁场技术
主要完成人：李亮、彭涛、王爽（华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心）
71.36特斯拉平顶脉冲磁场波形图
该成果依托脉冲强磁场设施，在平顶脉冲磁体核心技术上取得重大突破，攻克了高场强与高稳定性协同调控难题。针对电源容量受限瓶颈，原创提出“多级磁-热耦合参数优化设计方法”，建立以磁场稳定性、轴向位移抑制及热耗散效率为核心的高场平顶脉冲磁体设计准则；创新采用阶梯式复合绕制结构，优化磁场时空分布，将磁体轴向位移控制在1mm以内；自主研发高强度分布式螺杆支撑体系，使轴向抗压强度提升2倍。基于系列技术突破，成功实现71.36特斯拉平顶脉冲磁场，场强较国际现有水平提升19%，刷新世界纪录。
相关成果以“Development and Progress in High Field Pulsed Magnet of the WHMFC”为题发表在IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2025, 36(3): 4900305。
※ 利用脉冲强磁场发现自陷激子的自旋极化发光
主要完成人：韩一波（华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心）、罗家俊（华中科技大学武汉光电国家研究中心）、高峰（瑞典林雪平大学）
（a）强磁场下左旋和右旋圆偏振光致发光谱；（b）圆偏振发光的峰值能量及其所展示的塞曼能量裂分；（c）电致发光器件结构图；（d）磁场调控的器件电致发光圆偏振度
该成果依托脉冲强磁场设施磁光谱实验平台，研究了铜卤化物Cs₃Cu₂I₅中自陷激子发光的巨塞曼效应和自旋极化效应。首先，利用光照电子自旋共振发现Cu2+引发的Jahn-Teller畸变，诱导了局域自陷激子的形成；然后在0-42T脉冲强磁场下测量了圆偏振光致发光谱，获得激子振子强度和自旋极化随磁场的演化规律，分析得到高达-53meV（15T）的塞曼裂分和-93.5的g因子，表明磁激子的形成；最后制备了自旋发光二极管原型，在低温强磁场下获得44.5%的发光圆偏振度，室温下仍达到8%。此研究为开发高性能室温自旋发光器件铺平了道路。
相关成果以“Spin-Polarized Self-Trapped Excitons in Low-Dimensional Cesium Copper Halide”为题发表在Nature Communications, 2025, 16(1): 7264。
※ 非共线反铁磁Mn₃Sn巨磁致伸缩效应
主要完成人：刘知琪、蒋成保、汤沛哲、康达庄、秦培鑫（北京航空航天大学），张庆华（中国科学院物理研究所）
磁致伸缩测量的物理示意图、原理图以及57T内磁致伸缩、输运和磁化强度的磁场响应
该成果利用脉冲强磁场设施高达57T的脉冲强磁场，结合高精度应变片与电输运测量，发现非共线反铁磁Mn₃Sn单晶表现出超过400ppm的巨磁致伸缩效应，且随磁场线性增长永不饱和，其数值已超越经典铁磁材料FeGa。理论揭示该效应源于非共线自旋结构的细微角度变化。该发现颠覆了反铁磁体无显著磁致伸缩的传统认知，为高灵敏度磁场传感器和新型磁弹性器件提供了低成本、高性能的材料平台，其中57T的极端磁场是揭示其线性非饱和行为的关键。
相关成果以“Giant Non-Saturating Exchange Striction in a Noncollinear Antiferromagnet”为题发表在Advanced Materials, 2025, 37(18): 2500829。
※ 奇异金属态线性磁电阻研究
主要完成人：金魁、陈其宏（中国科学院物理研究所），季鲁（南开大学）
铜氧化物Tl-2223在不同温度下电阻率随磁场的变化行为，其强烈依赖于温度和磁场强度，表现出从低温线性磁阻到高温平方磁阻的过渡特征
该成果利用脉冲强磁场设施55T脉冲强磁场，对三层铜氧化物Tl₂Ba₂Ca₂Cu₃O₁₀₊δ薄膜进行了系统的输运研究。研究发现，在低温强磁场下，该材料的正常态电阻率随温度和磁场线性变化，而高温下线性磁电阻逐渐转变为二次方行为。通过提取多种铜基和铁基超导体的线性电阻系数α与线性磁电阻系数β，发现这些材料中β/α的比值均处于同一数量级（平均值0.40±0.22）。该发现表明，随温度的线性电阻与随磁场的线性磁电阻可能源于共同的物理机制。研究团队提出动量依赖的各向异性散射可能是导致不同高温超导材料中出现线性磁电阻的起源，该机制也与高温超导的电子配对密切相关。
相关成果以“Correlation Between H-Linear Magnetoresistance and T-Linear Resistivity in the Strange-Metal State”为题发表在Physical Review B, 2025, 112: 184510。
