研究人员通过对相关氧化物进行原子级精确操控，设计出一种新型氧化物材料 Ca 3 Co 3 O 8。它表现出了非凡的综合特性——铁磁性、极性扭曲和金属性，这让极性金属备受关注，并引发了重大的科学兴趣。

该成果发表在《Nature Materials》杂志上，合作单位包括中国科学院合肥物质科学研究院盛志高研究员、清华大学于普教授团队，以及合肥物质科学研究院稳态高磁场实验装置(SHMFF)的用户。

传统认识认为材料中的电极化与磁序是互相排斥的，然而极性金属的概念被提出，表明这类材料可以同时表现出电极化和金属性质。

将铁磁性整合到极性金属中仍然是一个挑战，因为它涉及调和单一材料内极化、铁磁性和金属性之间的固有矛盾，这是一个重大的科学障碍。

本研究探索了利用氧多面体控制材料性质，从而创造出一种名为 Ca 3 Co 3 O 8的新型准二维功能氧化物，该材料结合了双层 Ruddlesden-Popper (RP) 结构和褐铁矿 (BM) 结构的特征。

他们利用SHMFF的非线性光学测试系统证实了Ca 3 Co 3 O 8中明显的极化有序性，发现双层CoO6八面体中Co离子的位移是极性的主要贡献者。

该团队利用 SHMFF 的水冷磁体系统进行电传输测试，还观察到材料中显著的拓扑霍尔效应。

这些结果为电磁关联性质的探索提供了理想的材料平台，也为关联氧化物的设计提供了新的视角。

研究团队表示，这种材料中强大的拓扑霍尔效应不仅促进了对磁性材料和相互作用的理解，而且为自旋电子学的基础研究和应用探索提供了潜力。