题目

磁性的对称理论

报告人

Prof. Qihang Liu (刘奇航)

Southern University of Science and Technology

时间

2026年5月29日（星期五）下午3：00

地点

物质科学教研楼BC连廊三楼会议室

刘奇航，南方科技大学教授，本科及博士均毕业于北京大学物理学院，曾在美国西北大学、科罗拉多大学博尔德分校进行博士后研究。主要从事计算凝聚态物理研究，研究兴趣聚焦于量子材料中的对称性新理论与新效应，以及相关的新材料设计筛选。发表SCI论文100余篇，通讯作者文章包括Nature、Nat. Phys.、Nat. Commun.、PRX、PRL等。作为负责人曾获批基金委青年基金A类项目、国家重点研发计划青年项目、深圳市杰青项目等，2023年获广东省青年科技创新奖。

报告摘要

长期以来，磁有序材料的物理性质被认为由磁空间群的对称理论所决定。近年来的研究表明，一种更为完备的群——即结合了独立自旋操作与空间操作的自旋空间群——为各类磁有序材料的几何构型及物性提供了更为全面的描述视角[1]。在这个报告中，我们将介绍自旋空间群理论的最新进展，包括对超过100,000个自旋空间群的详尽枚举以及自旋群在动量空间中的不可约共表示等[2]。进一步，我们将从以下几个方面介绍自旋空间群的应用：（i）基于自旋空间群是否将净自旋磁化约束为零，我们建立了铁磁-反铁磁二分法的严格分类。在此基础上，我们提出了一种定向自旋空间群描述，统一了自旋空间群与磁空间群的理论框架，并揭示了一种名为“自旋-轨道磁性”的新磁性分类[3]。（ii）自旋群理论催生了“非常规磁体”这一新兴研究方向。这类材料既展现出反铁磁的构型，又表现出类似铁磁体的性质。我们将讨论非常规磁体在多个方面的对称性设计策略与候选材料体系，包括自旋劈裂（交错磁体）、量子几何、多铁性以及拓扑磁子等[4-9]。最后，本报告还将介绍我们自主开发的在线程序 FINDSPINGROUP（网址：https://findspingroup.com/），该程序可用于判定磁性材料的对称性分类及其相关物性 [10]。

[1] P. Liu, …, X. Wan*, QL*, Phys. Rev. X 12, 021016 (2022).

[2] X. Chen, …, QL*, Phys. Rev. X 14, 031038 (2024).

[3] Y. Liu, …, QL*, Nature 652, 869 (2026).

[4] QL* et al. Nat. Phys. 21, 329 (2025).

[5] X. Chen, …, QL*, Nature 640, 349 (2025).

[6] Y. Zhu, …, S. Qiao*, QL*, C. Liu*, Nature 626, 523 (2024).

[7] H. Zhu, …, QL*, Nat. Commun. 16, 4882 (2025).

[8] M. Gu, …, A. Stroppa*, QL*, Phys. Rev. Lett. 134, 106802 (2025).

[9] X. Chen, …, QL*, arXiv: 2603.27505 (2026).

[10] Y. Yu, …, X. Chen*, QL*, arXiv:2604.21397 (2026).