近日，物理与电子工程学院硕士研究生陈静妍以第一作者在《Nature Communications》上发表题为“Control of magnetic transitions via interlayer engineering in ferroelectric H2O–OH systems”的文章，发布了在二维铁电体系磁性调控方面的最新研究成果。论文通讯作者为华体会（中国）徐美玲副教授和李印威教授，吉林大学王彦超教授、中国科学院物理研究所冯宝杰教授。这是课题组继在《Physical Review Letters》上发表该领域重要成果后的又一重要进展。
陈静妍是华体会（中国）2023级凝聚态物理硕士研究生，2019年本科入学以来在本科生导师制的支持下，大一下学期进入李印威教授课题组开展科研训练，本科期间以第一作者在《ACS Materials Letters》（影响因子：9.9）发表论文1篇，本科毕业后陈静妍选择留在课题组继续攻读硕士学位，目前以第一作者已发表SCI论文共3篇。
研究成果简述：
多铁性材料是指在单相材料中同时具备两种或两种以上可切换序参量（如铁磁性、铁电性、铁弹性等）的材料，因其在存储与逻辑器件等领域的应用潜力而受到广泛关注。然而，该领域仍面临一个关键性挑战：如何有效调控磁性相变？早在2020年，该团队首次在第一类二维多铁材料中提出了通过电场调控磁相变的策略，揭示了电控磁性的独特机制 [Phys. Rev. Lett. 124, 067602 (2020)]。然而，探索二维多铁材料磁性调控新策略并揭示其新机制仍然是该领域的关键性科学问题。
基于电子配对的基本原理，该团队提出了一种通过层间堆叠或滑移调控磁性相变新策略。采用吉林大学马琰铭院士团队自主研发的CALYPSO晶体结构预测技术并结合第一性原理计算方法，预言了一种新型二维分子铁电材料——水-羟基（H2O-OH）单层结构。在该单层结构中，铁磁性起源于OH基团2p成键轨道上的未配对电子。因此，通过调控层间结构，可实现磁性的可逆切换：一方面，层间堆叠促进H2O2分子形成，使未配对电子配对，从而诱导铁磁性向非磁性转变；另一方面，层间滑移抑制H2O2分子形成，恢复未配对电子，从而实现非磁性向铁磁性转变。此外，这一磁相变过程可被外加电场有效调控。重要的是，受该理论研究指导，中国科学院物理研究所冯宝杰教授等人采用低能电子辅助合成方法首次在Ag(111)表面合成了H2O–OH单层到多层结构。这项工作为二维铁电材料中磁性的有效调控提供了全新思路，拓展了多铁材料设计与应用的可能性。
▲层数依赖和堆叠调控的磁性相变及其机制
该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等科研项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60173-x
徐美玲副教授：2018年于吉林大学获得博士学位，同年入职华体会平台，主要从事新型功能材料设计和量子调控。以第一/通讯作者在Phys. Rev. Lett.、Nat. Commun.、Phys. Rev. B/Research、PRX Energy、Nano Energy等国际权威期刊累计发表SCI论文42篇；主持国家自然科学基金2项、江苏省高等学校面上项目1项、江苏省青年科技人才托举工程项目1项。
李印威教授：国家优秀青年基金获得者，入选江苏省“333高层次人才培养工程”第二层次、“六大人才高峰”、“省高校优秀科技创新团队带头人”以及“青蓝工程”优秀青年骨干教师。主要从事高压下凝聚态物质新结构和新效应研究，主持国家级项目4项，在Nature、Nat. Commun、PRL、PNAS等国际权威期刊上发表SCI论文160余篇，被引8200余次，多篇入选ESI高被引论文；获教育部自然科学奖一等奖（排名第四）、中国新锐科技人物、江苏省高等学校科学技术研究成果奖一等奖、徐州市十大青年科技奖等荣誉与奖励。
（一审：李印威，二审：吴向裕，三审：殷子钰）