在绿色技术领域取得重大突破之际，保罗谢勒研究所的研究人员发现了一种无需笨重磁体、仅用电场即可操控磁结构的方法。其关键材料是一种名为氧硒化铜的奇特晶体——该材料在低温下会自发形成螺旋状和圆锥状的磁图案。通过施加不同电场，他们首次实现了对这些磁构型的弯曲、扭转甚至翻转操作，这在磁电领域尚属首次。这项技术为超高效数据存储、传感器和计算系统开辟了新途径，同时能节省大量能源。
随着人工智能和数据中心的能耗需求不断攀升，科学家们正在寻求更智能、更环保的技术。这正是磁电材料的用武之地——这种特殊化合物能将电学与磁学特性相互关联。该关联特性使研究人员能够利用电场控制磁性，为超高效节能存储与计算设备的发展铺平道路。
橄榄绿色的硒酸铜晶体（Cu₂OSeO₃）便是此类磁电材料之一。在低温环境下，其原子自旋会排列成螺旋体、锥形体等奇异磁性织构。这些图案的尺度远大于基础原子晶格，且不受晶格几何结构约束，因而具备高度可调性。
中子显微术揭示电场调控磁现象
如今，保罗谢勒研究所（PSI）的科学家证实，电场能操控硒酸铜内部的磁性织构。在常规材料中，由原子自旋扭曲排列形成的磁结构通常固定在特定取向上。而施加适当电压的硒酸铜材料，其磁结构可被推动并重新定向。
这是首次在材料中实现电场对磁性织构传播方向的连续重定向——该效应被称为磁电偏转。
为研究磁结构，团队利用瑞士散裂中子源（SINQ）的SANS-I束线，通过中子束在纳米尺度上绘制固体内部的磁结构排列与取向。定制化样品环境使研究人员能在施加高电场的同时，运用小角中子散射（SANS）技术探测晶体内部磁化状态。
PSI束线科学家乔纳森·怀特指出："电场操控如此大尺度磁性织构的能力，印证了创新实验与世界级研究基础设施结合的巨大潜力。我们能捕捉磁电偏转这类精妙效应，归功于SANS-I束线卓越的分辨率和多功能性。"
从新物理现象到新技术应用
新发现的磁电偏转效应引发了对底层物理机制的深入探究。研究发现：磁性织构并非简单响应电场，而是根据电场强度呈现三种截然不同的行为模式：较弱电场使磁结构产生线性响应的温和偏转；中等电场引发复杂的非线性响应；较强电场则导致磁性织构传播方向发生90度剧烈翻转。
该研究第一作者、PSI博士后研究员萨姆·穆迪解释道："每种响应模式都具有独特特征，可应用于传感与存储设备。尤其令人兴奋的是混合器件的潜力——通过改变外加磁场强度，可精准调控这些响应模式的触发阈值。"
磁电偏转效应为磁控技术提供了无需依赖高能耗磁场的新工具。研究人员实现磁性操控的高度灵活性，使该发现为可持续技术应用开辟了广阔前景。