微磁體大未來：二維材料中的自旋波如何讓粒子「隔空對話」

物理學家最新發現，二維磁性材料中的電子激發態能透過自旋波產生互動。這種突破性現象讓激子（電子-電洞對）像水面漣漪般間接影響彼此，研究成果發表於《自然材料》期刊，由紐約市立學院奈米與微光子實驗室（LaNMP）團隊主導。

團隊在名為CrSBr的二維磁性半導體中證實：激子可透過材料磁結構中的自旋波（又稱磁振子）產生間接互動作用。這就像水晶體內原子磁體的微型翻轉，當一個激子改變區域性磁性時，波動會影響附近的另一個激子。主導研究的物理學家Vinod Menon生動比喻：「如同兩個漂浮物透過擾動周圍水波相互牽引」。

這項發現的特殊價值在於可透過磁場外部控制激子互動，研究共同主持人Biswajit Datta強調：「二維材料的可調磁性讓我們能像開關般精準操控這種作用，這在其他互動作用型別中極難實現」。

另一主要作者Pratap Chandra Adak指出最具潛力的應用：「這將推動量子轉換器的發展，這種能將微波轉換為光學訊號的裝置，正是構建量子電腦與量子網路的關鍵元件」。

該研究獲得美國能源部基礎能源科學辦公室、陸軍研究辦公室、國家科學基金會及摩爾基金會支援，並與捷克化學技術大學、德國凱撒斯勞滕工業大學等國際機構合作完成。