多铁性材料集成了铁电性与铁磁性的功能性质，同时磁性和铁电性的耦合为磁电交叉调控提供了基础，使其在自旋电子器件、传感器及数据存储等领域具有广阔应用前景。目前，关于铁磁性与铁电性共存的二维多铁性材料是否存在尚无定论。近期材料与物理学院张俊廷课题组在该领域的研究取得进展，提出了设计具有磁电耦合效应的二维多铁性材料的新思路。
该研究结合群论分析和第一性原理计算方法，证实了基于钙钛矿过渡金属氧化物可实现具备本征磁电耦合效应的二维多铁性。研究表明当钙钛矿块体降低为二维双层时，特定类型的八面体旋转能够诱导铁电性；通过设计磁性离子组合，同时可以实现铁磁性。研究同时证实了铁电转换的路径，揭示了两种普适的磁电耦合机制，从而可实现铁电转换过程中磁化方向的翻转。这项研究为具有磁电耦合效应的二维多铁性材料提供了一种普适的设计原则，且能实现电场对二维磁性的调控。
这项研究为实现具有磁电耦合效应的二维多铁性材料提供了一种普适的设计原则，且有望在钙钛矿氧化物中实现电场对二维磁性的调控。其应用能够降低读写过程能耗，提高存储密度，有助于实现新一代小型化、集成化且低能耗的自旋电子器件。
该项研究成果在物理学权威学术期刊Physical Review Letters上发表，题目为“Design of Two-dimensional Multiferroics with Direct Polarization-Magnetization Coupling”。论文以中国矿业大学为第一单位，获得了国家自然学基金面上项目和中央高校基本科研业务费的资助。
