中山大学姚道新教授团队近期在《科学通报》（science bulletin）发表综述文章，深入探讨了爱因斯坦-德哈斯效应（einstein-de haas effect）的最新研究进展及其跨学科应用前景。该效应描述了磁化过程诱发的机械旋转现象，其微观机制、拓扑物态中的体现以及在磁声耦合中的作用均是研究热点。
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图1 爱因斯坦-德哈斯效应：实验装置与理论机制
文章首先回顾了该效应的经典实验装置（图1a），并阐述了其微观机制（图1b）。随着超快退磁技术的发展，对电子轨道、自旋和晶格之间角动量转移的理解日益深入，手性声子和声子磁矩等新概念的提出，为谷电子学和声子热霍尔效应研究提供了新思路，并对新型传感器、存储器件和量子信息处理等领域具有重要意义。
图2 爱因斯坦-德哈斯效应：跨学科联系
在拓扑物态领域，爱因斯坦-德哈斯效应也展现出巨大潜力（图2）。拓扑磁子系统中的贝利曲率赋予磁子额外的轨道角动量，与自旋角动量共同驱动该效应。 区分和量化拓扑角动量与机械角动量的贡献成为当前研究重点。此外，斯格明子系统也为该效应的实现提供了理想平台，通过角动量转移可有效调控斯格明子的特性。
图3 拓扑磁子系统中的爱因斯坦-德哈斯效应：理论与实验构想
文章进一步指出，爱因斯坦-德哈斯效应的应用远不止于物理学，它与生物导航和医学应用密切相关（图4）。例如，某些生物体可能利用原子级别的磁性相互作用进行导航，这与该效应的原理息息相关。在医学领域，该效应的微观研究有望推动磁性纳米颗粒在磁性分离、药物靶向和肿瘤治疗等方面的应用。
图4 爱因斯坦-德哈斯效应：生物医学应用
该研究成果发表在《科学通报》（DOI: 10.1016/j.scib.2024.12.006），中山大学物理学院聂新博士为第一作者，姚道新教授为通讯作者。 研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和广东特支计划等项目的资助。
