［本站讯］近日，山东大学材料科学与工程学院张力舒研究员团队在交错磁体轨道输运机制研究领域取得重要进展。相关成果以 “Coexistence and Tunability of Orbital and Spin Hall Effects in RuO₂” 为题发表于国际物理学权威期刊Physical Review Letters（Phys. Rev. Lett. 137, 066701, 2026）。该研究揭示了RuO₂中轨道霍尔效应与自旋霍尔效应的共存及调控机制，为理解交错磁体中的电荷—自旋转换行为提供了新的物理图像。

交错磁体是近年来凝聚态物理和自旋电子学领域受到广泛关注的新型磁性材料体系。不同于传统铁磁体和反铁磁体，交错磁体在零净磁化状态下能够产生显著的非相对论性自旋劈裂，为发展高速、低功耗信息器件提供了新的材料平台。其中，RuO₂作为典型交错磁体候选材料，其电荷—自旋转换机制近年来受到广泛关注，但不同实验对其物理起源存在不同解释。

针对这一问题，研究团队基于第一性原理计算，系统研究了交错磁态和非磁态RuO₂中的轨道霍尔效应和自旋霍尔效应。研究发现，在交错磁态RuO₂中，轨道霍尔效应占据主导，其响应强度比自旋霍尔效应高约两个数量级，并且二者符号相反。实验中观测到的部分“自旋霍尔型”信号，实际上可能来源于轨道流经过轨道—自旋转换后的贡献。相比之下，在非磁态RuO₂中，轨道霍尔响应受到抑制，而相对论性自旋霍尔效应成为主要贡献来源。该结果为近年来RuO₂体系中看似矛盾的实验现象提供了统一解释。

进一步研究表明，交错磁序能够重构费米能级附近的电子结构，增强多轨道杂化并产生显著的轨道贝里曲率热点，从而形成巨大的轨道霍尔响应。研究团队还提出利用Rh掺杂调控轨道与自旋输运的新策略，实现了轨道霍尔效应和自旋霍尔效应强度及符号的连续调节。在约30% Rh掺杂条件下，自旋霍尔响应可被显著抑制，而轨道霍尔响应仍保持较大幅值，为实验探测纯轨道流提供了新的可能。

该研究突破了传统仅关注自旋输运的研究框架，揭示了轨道自由度在交错磁体角动量输运中的关键作用，为发展轨道电子学和新型低功耗磁存储器件提供了理论基础。

山东大学材料科学与工程学院张力舒研究员为论文第一作者兼共同通讯作者，山东大学为该论文第一完成单位，山东大学物理学院颜世申教授、新加坡国立大学沈雷博士为共同通讯作者。德国于利希研究中心、亚琛工业大学、美因茨大学、新加坡国立大学以及山东大学相关研究人员参与了此项研究。

以上研究得到国家自然科学基金、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金、泰山学者青年专家计划以及相关科研项目支持。