反磁性理论最初于2019年提出，并于2024年由美因茨大学的研究人员通过实验证实。它填补了传统磁性分类之间的空白，并为先进数据存储系统提供了实际应用。

2024年顶级科学突破

科学与研究不断取得突破性发现，拓宽着我们的认知边界。每年，《科学》这一知名期刊都会在其年度重大科学突破榜单中，重点介绍其中十项成就。2024年，该期刊将具有将艾滋病毒/艾滋病感染降至零潜力的药物莱纳卡帕韦（lenacapavir）评为“年度突破”。在物理学领域，另一项重大里程碑也获得了认可：由美因茨约翰内斯·古腾堡大学（JGU）的研究人员发现了交替磁性。

“这真的是对我们工作的独特致敬，我们为研究获得认可而感到自豪和荣幸，”约翰内斯·古登堡大学物理研究所的雅伊罗·西诺瓦教授说道。他和他的团队发现并证明了反铁磁性的现象。

迄今为止，物理学界只认可两种磁性：铁磁性和反铁磁性。铁磁性自古希腊时期就已被人们所了解，是冰箱贴能够粘贴上去的力量，其所有磁矩均沿同一方向排列。而另一方面，反铁磁性涉及磁矩以规则模式排列，但指向相反方向，从而在外部相互抵消。

反铁磁性的理论预测

2019年，美因茨大学的研究人员发现了一种他们无法用这两种磁性中的任何一种来解释的现象：在反铁磁体中存在完全完整的动量流。他们假设，这一定是由于磁矩的排列与铁磁体和反铁磁体不同——于是，交替磁性的概念诞生了。

实际上，交替磁体结合了铁磁体和反铁磁体的特性。它们的相邻磁矩始终彼此反平行，与反铁磁体一样，但与此同时，它们表现出自旋极化电流，就像铁磁体一样。

“通过对自旋对称性的数学分析，我们能够从理论上预测出交替磁性的存在，”西诺瓦教授解释道，“自旋极化电流随着电流方向的改变而改变，因此命名为‘交替磁性’。”

新兴领域“交替磁性（altermagnetism）”是“协作研究中心（Collaborative Research Centers）”CRC/TR 173“Spin+X——集体环境中的自旋（Spin in its collective environment）”与CRC/TR 288“物质电子量子相位的弹性调控与响应（Elastic Tuning and Response of Electronic Quantum Phases of Matter）”（ELASTO-Q-MAT）的核心研究领域，约翰内斯·古登堡大学（Johannes Gutenberg University Mainz）的研究人员在其中发挥着举足轻重的作用。德国研究基金会（German Research Foundation）已批准于2024年继续为这两个协作研究中心提供资助。

2024年实验验证

2024年，约翰·古腾堡大学（JGU）的研究人员也通过实验证实了交替磁性的存在。西诺瓦补充道：“我们团队中的汉斯-约阿希姆·埃尔默斯（Hans-Joachim Elmers）教授的同事首次测量到一种效应，该效应被认为是交替磁性的标志。他们使用了德国最大研究中心之一DESY的专门开发的脉冲电子显微镜。”

反铁磁性作为第三种磁性的发现是一项重要的科学突破，因为它揭示了一种以前未知的现象，更重要的是，它还拓展了实际应用的相关性。如果能够证明在动态随机存取存储器中使用电子的磁矩而非电荷来进行数据存储是可行的，那么数据存储容量将大幅提升。其最大的优势在于，目前已知至少有200种不同的材料表现出反铁磁性。