武科大网讯（通讯员郭瑞颖 见习记者徐湘颖）近日，国际权威期刊《Materials Horizons》最新刊发研究成果显示，我校理学院朱思聪副教授团队创建新型反铁磁隧道结模型，成功将隧道磁电阻（TMR）效应提升至109%的突破性数值。该突破性研究成果以我校为第一完成单位，由朱思聪副教授担任通讯作者，其指导的研究生刘宵为论文第一作者。
“如果将电子比作奔腾的江河，反铁磁隧道结就像纳米尺度的智能水闸——通过原子级精度的磁矩排列，它能像调控水流方向般精准操控电子自旋。”朱思聪向记者形象地解释道。
在工业生产中，这项技术让存储芯片化身“永不断电的记事本”，手机、电脑可实现闪电般开关机，数据保存数十年不丢失，同时能耗降低80%，如同为电子设备装上了“节能心脏”。
而在科研领域，它更是打开量子世界的钥匙：科学家借此构建出比头发丝细千倍的“磁矩迷宫”，为量子计算机打造超高速信息通道。这种比传统材料快百倍、稳千倍的特性，正推动存储技术从“机械硬盘时代”跨向“原子磁矩时代”。
朱思聪团队创新性提出自旋通道选择性调控理论模型，通过界面倾斜角（ITA）的精准调控，突破了传统铁磁隧道结器件的物理限制，首次实现反铁磁隧道结器件性能的跨数量级提升，为反铁磁材料在下一代磁阻随机存取存储器（MRAM）中的产业化应用提供了创新解决方案。
专家指出，这项技术突破对发展超高速、高密度磁阻随机存取存储器具有重要战略意义。
这项研究灵感来源于朱思聪2024年在新加坡访学期间，她偶然看到一篇关于三维反铁磁材料的研究文献，心里忽然萌生出一种想法：如果是更加轻薄、柔性好的二维反铁磁材料能不能制成高效隧道结呢？
自此，朱思聪带领她的科研团队开始了二维反铁磁隧道结领域的研究。由于这是一片“蓝海”，鲜有经验可供借鉴，这条科研之路朱思聪团队走得异常艰难。历经数百次尝试仍然以失败告终，朱思聪日日冥思苦想，终于想出了解决办法：“我如果把模型切割成平行四边形或者梯形，从而改变原子键长，会不会产生极化电流呢？”
次日模拟仿真证实了这一设想，首次验证了二维反铁磁材料制备隧道结的可行性。发现实验结果符合预期效果后，团队开始探索其中的规律，找出磁矩变化对隧道磁电阻的影响。他们使用软件quantumATK模拟，将反铁磁切割成不同角度的梯形、平行四边形，使磁矩距离产生变化，计算不同磁矩距离条件下产生的隧穿电阻。
起初的工作量只是思维上的突破，探索规律则是庞大的计算量问题。计算出准确的隧穿电阻并不轻松，在切割反铁磁时，原子间的距离难以控制，距离太近，就会导电，无法产生隧穿效应，距离太远，电流截止，信号源消失。这些都会使实验数据偏离预期。随着角度的逐渐增大，反铁磁需要进行扩胞处理。
“就像窄带变成宽带，这样才可以切割出需要的大角度。”朱思聪解释道，每增加一度，模型就会变得更大，每多一个原子，电子数量就要增加，计算量也会呈指数型大幅增多。在武科大高性能计算中心的大力支持下，团队克服了算力瓶颈。
面对不断增大的计算、不符合预期的数据，研究生刘宵感到气馁，对找出规律逐渐失去信心。朱思聪与他谈论了项目的潜力和意义，并安抚他说：“我们已经做出来了，你只是在完善它，这些是计算量的问题。”刘宵逐渐恢复平和的心态，重新扩包、做模型，一步步完成了计算。
六个多月的努力后，团队首次成功调控二维反铁磁，并首次证明了实现了高达109%的隧道磁电阻，比传统的传统反铁磁隧道接高出4到5个数量级，研究成果也发表于国际权威期刊《Materials Horizons》。“这正是知识传承的魅力，我们曾经的那些弯路，宛如一面面镜子，映照出前行的误区，让后人能够从中汲取教训，从而绕开那些不必要的曲折，向着目标稳步迈进。”朱思聪笑着说。
“科研就像接力赛，”朱思聪表示，“下一步我们将在面内切割的基础上，继续探索原子垂直堆叠结构，向更高性能发起冲击。”
