在迈向绿色科技的重大突破中，保罗·谢勒研究所的研究人员发现了一种无需笨重磁体即可通过电场调控磁性织构的新方法。他们采用的关键材料是一种被称为铜氧硒化物的特殊晶体，该材料在低温下会形成螺旋和锥形等磁性图案。通过施加不同强度的电场，研究团队首次实现了对这些磁性图案的弯曲、扭转甚至翻转操作，这在磁电材料领域尚属首次。
这一突破的核心机制在于电场引发的压电磁耦合效应：当外加电场作用于铜氧硒化物时，材料内部产生应变，通过逆压电效应改变晶体结构的对称性，进而调整磁性离子的排列方式。具体而言，电场可诱导锥形磁结构
随着人工智能和数据中心的能源需求激增，科学家正在寻求更智能、更环保的技术。磁电材料（multiferroic materials）——这种具有电性与磁性耦合特性的特殊化合物应运而生。这种关联特性使得研究人员可以通过电场调控磁性，为超低能耗存储和计算设备开辟了新路径。
橄榄绿色晶体铜氧硒化物（Cu₂OSeO₃）正是这类材料的代表。在低温条件下，其原子自旋会自发排列成螺旋体（helices）和锥形结构（cones）等奇异磁织构。这些结构的尺度远超原子晶格尺寸，且不受晶格几何约束，展现出高度可调性。
中子捕捉电场操控磁性的实时过程
瑞士保罗谢勒研究所（PSI）团队首次实现了铜氧硒化物中磁织构的电场操控。常规材料的磁结构——由原子自旋的扭转与排列形成——通常被锁定在特定取向上。而该研究通过施加适当电压，成功实现了磁织构的连续偏转与重新定向，这种现象被称为磁电偏转效应（magnetoelectric deflection）。
为解析磁结构演变，研究团队利用瑞士散裂中子源SINQ的SANS-I束线，通过纳米级分辨率的小角中子散射（SANS）技术，在定制化样品环境中同步施加高压电场并实时观测晶体内部磁化分布。该装置能精确捕获电场作用下磁织构的微小角度偏移。
"电场操控宏观磁织构的突破，印证了创新实验设计与尖端科研设施的协同效应，"PSI束线科学家Jonathan White强调，"SANS-I束线卓越的分辨率与多维度探测能力，是解析磁电偏转这类微妙效应的关键"。
从基础物性到技术革新
研究发现的磁电偏转响应揭示了复杂动力学机制：磁织构在低电场下呈现线性偏转，中电场触发非线性行为，高电场则导致磁织构传播方向发生90度翻转。这三个响应区间分别对应着不同的微观调控机制。
"每个响应区间的特征信号都可转化为传感与存储器件的设计要素，"研究第一作者Sam Moody指出，"通过调节外磁场强度实现响应阈值的可控切换，为构建混合型器件提供了全新思路"。
这种零静态能耗的磁电调控方式，为开发可持续电子技术提供了革命性工具。磁织构的高度可操控性使其在低功耗存储器、可重构微波器件和拓扑自旋电子学领域展现出广阔应用前景。