研究人员提出，一类新近确认的磁性材料“交替磁体”（altermagnets）在进入超导态后，可能支持无能量损耗的自旋传输。英属哥伦比亚大学（University of British Columbia）Kyle Monkman及其同事在《Physical Review X》发表的计算结果显示，这类材料有望产生持续的自旋超电流；若后续实验得到验证，或将为自旋电子学提供新的材料平台，使信息以电子自旋而非电荷进行编码与传递。

自旋长距离传输难题与材料瓶颈

在自旋电子学研究中，如何实现自旋在较长距离内稳定传输是一项关键挑战。传统金属与半导体中，自旋电流会因电子自旋随机化等效应而快速衰减。

一种被认为具有潜力的方向是“超导自旋电子学”，即将超导体的无耗散电荷传输特性与磁性材料结合。不过，相关混合体系往往伴随杂散磁场等固有问题，可能干扰邻近器件并对超导性产生抑制。

研究团队指出，2024年首次被确认的交替磁体可能为绕开上述问题提供路径。该类材料在宏观上净磁化为零，性质上与反铁磁体相近，从而可减少不必要的外泄磁场。

与此同时，交替磁体又具备类似铁磁体的特征：其晶体对称性可导致电子能带出现“自旋分裂”，即自旋向上与自旋向下电子在相同动量下能量不同。研究人员认为，这种组合特性使其在非常规超导态方面受到关注。

计算结果：两个凝聚态与“纯自旋超电流”

Monkman团队在论文中提出，当交替磁体进入超导状态时，体系可能自然形成由两个相互独立的凝聚态构成的超导态：一个由自旋向上电子对组成，另一个由自旋向下电子对组成。与传统超导体常见的相反自旋配对不同，交替磁体在其模型中更倾向于相同自旋的配对方式。

在自旋轨道效应较弱的条件下，这两个“流体”可被视为能够相对独立地流动。研究人员据此提出一种可能的输运情形：若两个凝聚态沿相反方向运动，电荷电流可相互抵消，而自旋电流则叠加，从而形成不伴随净电荷流动的“纯自旋超电流”。

论文还报告了所谓“自旋电流发电机效应”：在某些晶体取向下，外加电荷电流可能诱导产生横向的自旋超电流。

稳健性与实验进展现状

研究团队进一步表示，其计算表明即便存在自旋轨道耦合以及磁性无序，上述自旋电流仍表现出稳健性；这与传统材料中自旋电流通常在短距离内衰减的情况形成对照。

不过，研究同时指出，目前尚未在已知交替磁体材料中观测到超导性。研究人员提到，许多候选交替磁体属于良导体，这意味着在低温条件下出现超导相存在可能性，但仍有待实验确认。

若相关效应在实验中实现，研究人员认为，超导交替磁体或可在减少常见权衡的情况下结合磁性与超导性的优势，为低功耗自旋基技术提供新的实现路径。

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