在国家自然科学基金项目（批准号：12525410、12274194、12574275、12534003）等资助下，南方科技大学物理系和量子功能材料全国重点实验室、粤港澳大湾区量子科学中心刘奇航教授团队构建基于对称性的磁序分类理论，实现了对磁性从传统现象学描述到严格数学描述的突破。相关成果以“基于定向自旋空间群的磁序分类（Symmetry Classification of Magnetic Orders using Oriented Spin Space Groups）” 为题，于2026年 4 月 22 日在线发表于《自然》（Nature）期刊，文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10401-1。

　　磁性是凝聚态物理重要的研究领域之一，在信息存储、自旋电子学和量子材料等领域具有重要应用前景。根据系统是否显示宏观磁化，磁有序结构通常被划分为铁磁性和反铁磁性两类。随着反铁磁自旋电子学的发展以及交错磁体等非常规磁性材料的发现，传统的磁性框架逐渐显现出严密性不足的局限。究其原因，是过去几十年来，物理学界主要依赖磁空间群框架来描述磁性材料的对称性，而磁空间群操作要求自旋与晶格的旋转保持一致，导致了它无法完整描述磁序的几何特性。

　　为解决这一问题，研究团队采用了近期发展的自旋空间群框架对磁性进行划分。在该框架下，磁序的铁磁-反铁磁二分关系可以由自旋空间群是否强制系统的净自旋为零这一对称性条件严格定义。在此基础上，为了统一传统的磁空间群和新兴的自旋空间群对于磁性材料的理论描述，研究团队进一步提出“定向自旋空间群”的概念，揭示了引入自旋轨道耦合后对称性从自旋空间群降低为磁空间群的过程。该框架可同时保留两类对称性描述的完整信息，成为更充分地描述磁性材料对称性的新方案。

　　基于此，研究团队发现，在反铁磁的大类中有一种特殊磁性，表现为由自旋轨道耦合诱导的对称性破缺产生净磁化，因此被命名为“自旋轨道磁性”（Spin-Orbit Magnetism）。这类材料在不考虑自旋轨道耦合时表现为反铁磁，而在引入自旋轨道耦合后可产生有限磁化，并表现出类似铁磁体的宏观物理性质。通过以非共线反铁磁Mn₃Sn为例的理论推导与密度泛函理论计算，研究团队展示了OSSG框架预测材料效应的能力。研究团队进一步通过自主开发的在线分析程序FINDSPINGROUP（https://findspingroup.com）对MAGNDATA数据库中2065种实验已知磁性材料进行了系统筛选。其中479种材料属于铁磁体系、1586种材料属于反铁磁体系，其中224种反铁磁材料具有自旋轨道磁性（图）。该研究为分析和理解最近涌现的磁性分类提供了统一理论框架，也为寻找更多未知的非常规磁体提供了新的工具。

图 基于OSSG和磁空间群对称性判据的磁性分类和基于MAGNDATA数据库的磁性材料分类统计