近日，物理学院、电子薄膜与集成器件全国重点实验室严鹏教授团队在磁学与自旋电子学领域取得重要进展。研究团队首次揭示了曲率诱导产生磁子频率梳的新机制。相关成果以“Curvature-Induced Magnon Frequency Combs”为题，于2026年6月25日在线发表于《Physical Review Letters》，并被选为编辑推荐 (Editors’ Suggestion)，同时并被美国物理学会（APS）官方科普杂志《物理》（PhysicsMagazine）作为精选成果（Featured in Physics）进行了题为“Special Spin State Triggered by Curved Surface”的亮点报道 （Synopsis）（如图1所示）。电子科技大学为论文唯一完成单位，物理学院博士后赵浩为论文第一作者，严鹏教授为通讯作者。
图1 美国物理学会官方杂志Physics的亮点报道，以及曲面上的磁化矢量空间分布示意图。
在磁性材料中，自旋波是一种由电子自旋集体进动形成的波动，可以像“磁性波浪”一样在材料中传播。近年来，人们发现如果这些自旋波在频率上呈现出一组等间隔的谱线，就会形成类似光学频率梳的结构，被称为磁子频率梳（magnon frequencycomb, MFC）。这种结构在微波信号处理和信息编码中具有潜在应用价值。
过去实现这种频率梳通常并不容易，往往需要依赖复杂的磁结构。例如，在具有拓扑自旋纹理的体系中，如斯格明子体系，或者在微小磁盘中形成的磁涡旋态中，通过微波激发可以诱导强烈的非线性相互作用，从而产生频率梳。但这些方法通常依赖精细的材料设计与复杂磁态的稳定控制。
研究团队提出了一种完全不同的思路：不再依赖复杂的磁结构，而是仅通过改变材料的几何形状：在极薄的磁性薄膜中引入一个纳米尺度的微小“凸起”，就可以在单一微波驱动下产生磁子频率梳。
这一看似简单的几何改变，却会显著改变自旋波的传播方式。当磁性薄膜不再是平坦结构时，局部区域的磁化纹理会发生变化，自旋波会被“困”在曲面附近，形成一种局域化的束缚态。这种束缚态的频率相比平坦体系发生明显变化，并成为后续非线性过程的核心起点。
图2 外加微波与曲面上的自旋波束缚模耦合，产生磁子频率梳的示意图。
在外加微波驱动下，这种局域化的自旋波会与传播中的自旋波发生强烈耦合，并通过非线性多磁子散射不断“分裂”出新的频率成分。这些新频率在谱线上呈现出近似等间距结构，从而形成磁子频率梳（如图2所示）。更重要的是，这一过程的关键不在于材料本身的复杂性，而在于几何曲率对波动行为的调控能力。通过改变凸起的高度或形状，研究人员可以进一步调节频率梳的间隔，实现对频谱结构的精确设计。
与以往依赖斯格明子或磁涡旋等复杂磁结构的方案相比，这项工作展示了一种更“极简”的实现路径：用一个几何凸起，就可以替代复杂磁纹理，实现同样的频率梳功能。这表明几何形状本身可以成为调控磁激发的重要自由度。
该成果不仅为磁子频率梳提供了一种全新的实现机制，也加深了人们对“几何如何影响波动力学”的理解，并为未来基于曲面结构的磁子器件设计提供了新的思路。
本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及四川省科技计划等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1103/v6pf-rgv8
美国物理学会Physics杂志报道:https://physics.aps.org/articles/v19/s86
