随着人类社会的发展进入大数据和人工智能时代，信息量和数据量呈爆炸式增长，导致了算力瓶颈的出现和能耗的激增，这给现有的信息技术带来极为严峻的挑战。清华大学材料学院教授宋成介绍，超高密度、超高速度和超低功耗，已经成为新一代信息技术的核心需求。而磁存储技术以磁体的自旋作为信息载体，是发展新一代信息技术的主流方案之一。

宋成指出，长期以来，磁存储技术的发展面临两难困境：铁磁材料电学读写便捷，却因杂散场制约存储密度，吉赫兹的本征频率也为电学写入速度设定了理论上限；反铁磁材料虽无杂散场且具备太赫兹动力学优势，但其电学读写困难。传统观点认为，铁磁和反铁磁的特性是互相排斥、泾渭分明的，因而磁存储技术的发展困境始终没有得到很好的解决。

而近些年来，以交错磁体和手性反铁磁为代表的新型磁性材料打破了对于磁性材料的传统认知和分类观点。它们同时融合了铁磁和反铁磁的优势：没有杂散场、响应速度超快，还能方便地实现电学读写，完美契合“超快、高密度、低功耗”的存储需求，被公认为是新一代磁存储最理想的材料体系，也成为当前国际材料物理和磁学领域的前沿研究热点。

“当前，我国学者在这些新型磁性物相的发现和基础物性的理论预言和验证方面做出了大量卓有成效的工作和贡献，整体位于世界前列和第一梯队。”宋成介绍，以清华研究团队为例，2022年首次通过实验验证了交错磁体的交错自旋劈裂力矩效应，被国际同行评价为验证交错磁体概念的“原创性实验”；相关研究成果也推动交错磁体材料的发现入选了国际期刊《科学》2024年度十大科学突破。

宋成表示，目前，研究团队正在加紧推进交错磁体和手性反铁磁两类材料在磁隧道结、太赫兹纳米振荡器等自旋电子学关键原型器件方面的应用研究，这些原型器件的研究成功，将有望推动我国在新一代非易失存储、灵敏传感器、太赫兹通讯领域，甚至人工智能产业的高速发展。

文、视频 | 记者 宋诗颖