鈣鈦礦鎳氧化物作為典型的關聯電子體系，表現出金屬-絕緣體相變、拓撲結構相變等物性。近期，由于112相和327相鎳基超導體系的陸續發現，更使得鎳氧化物成為功能氧化物材料/器件研究領域的熱點。通常，鈣鈦礦鎳氧化物隨著溫度的降低而發生金屬-絕緣體相變，并伴隨著磁性的順磁-反鐵磁相變。而LaNiO₃成為鈣鈦礦鎳氧化物中唯一在全溫區保持泡利順磁性的體系。因此，從實驗或理論的角度設計和調控LaNiO₃的磁基態是重要的問題。前期研究表明，基于鎳氧化物/錳氧化物界面的磁鄰近效應可以在LaNiO₃中誘導出磁有序界面相，但關于其磁基態構型存在爭論。例如，有研究報道在LaNiO₃與LaMnO₃組合構成的異質結中，LaNiO₃界面層處于(1/4,1/4,1/4)波矢的反鐵磁態；而關于LaNiO₃/La_0.7Sr_0.3MnO₃異質結，有文獻報道LaNiO₃層處于螺旋自旋態或鐵磁態的結果。這些相互矛盾的結論制約了科學家對類似界面磁鄰近效應體系物理規律的認知，并限制了與界面低維磁性相有關的實際應用的可能性。

近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心利用空間分辨偏振中子反射儀、電子能量損失光譜、X射線吸收光譜等譜儀手段，結合宏觀霍爾電輸運測量結果，揭示了LaNiO₃/LaMnO₃(111)界面由磁鄰近和電荷轉移效應所致的層狀磁性結構。研究顯示，該異質結體系將出現四種層狀鐵磁相——絕緣LaMnO₃體相、半導體LaMnO₃界面相、絕緣LaNiO₃界面相和金屬性LaNiO₃體相。研究發現，層狀磁性結構出現的原因是界面Mn向Ni電荷轉移導致的Mn⁴⁺-Ni²⁺超交換作用和Mn⁴⁺-Mn³⁺雙交換作用。這種層狀磁結構為解析具有強界面電荷轉移的磁性異質結體系提供了模板，并為設計更多的界面低維磁性體系以及調控其物性提供了手段。

相關研究成果以Layered Ferromagnetic Structure Caused by the Proximity Effect and Interlayer Charge Transfer for LaNiO₃/LaMnO₃ Superlattices為題，發表在《納米快報》（Nano Letters）上。研究工作得到科學技術部、國家自然科學基金委員會、中國科學院的資助，并得到中國散裂中子源和上海同步輻射光源等的支持。