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磁性材料广泛应用于信息、交通、能源和国防等领域，是国民经济与国防建设的重要物质基础之一。调控磁性材料的固态相变使之处于双相或多相状态，可实现磁性相间的磁性或弹性相互作用，从而获得显著优于单相材料的磁性能；将磁性材料与压电材料进行复合，还可使磁性材料在电场中发生固态相变，实现磁电耦合，从而拓展材料的功能范围。因此，基于固态相变研发高性能磁性材料及多功能材料成为当前该领域国际上的前沿方向。近期，通过理...
磁性斯格明子的三维磁结构研究（图）
磁性 斯格明子 三维磁结构
2023/1/5
磁性斯格明子（Magnetic Skyrmion）是一种具有手性自旋的纳米磁畴结构，它具有拓扑稳定性高、驱动电流密度低，以及可用磁、电场和温度等多物理场调控的特性，是未来高密度、高速度、低能耗信息存储器件的核心存储单元。根据拓扑磁结构的产生机制，磁性斯格明子可以分成非中心对称结构诱导的DMI（Dzyaloshinskii–Moriya Interaction）磁性斯格明子和偶极相互作用与各向异性共...
清华大学物理系江万军课题组在手性磁学方面取得研究进展（图）
手性磁相互作用 磁性纳米薄膜 体对称破缺诱导 手性磁相互作用
2022/4/22
清华大学物理系江万军课题组在磁性纳米薄膜中的手性磁相互作用研究方面取得进展。相关研究结果于2022年4月20日以“体对称破缺诱导的手性磁相互作用（Quantifying the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction Induced by the Bulk Magnetic Asymmetry）”为题发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters...
高压制备具有最高居里温度（710K）的钙钛矿半金属（图）
高压 居里温度 钙钛矿 磁性半金属
2023/1/6
磁性半金属（half metal）是一类重要的自旋电子学材料，具有独特的能带结构。其中一种自旋取向（如自旋向上）的电子打开能隙，不参与导电；而另一种自旋取向（如自旋向下）的电子穿过费米面，参与导电。因此，理论上半金属具有100%自旋极化的载流子，在先进磁记录、磁存储、高效磁传感器、自旋发光二极管等诸多领域具有广阔的应用前景。要实现半金属的应用，一方面需要材料具有室温以上的居里温度TC；另一方面为防...
人工亚铁磁中实现磁振子手性的调控与同步探测（图）
人工亚铁磁 磁振子 手性 同步探测
2023/1/6
铁磁材料中只存在右手手性的磁振子，因此在自旋电子学的研究中通常只考虑一个独立的本征自由度，即电子的自旋。2014年，牛谦教授与合作者在理论上提出反铁磁材料中可以同时存在右手和左手手性的磁振子，并携带相反的角动量。后续理论工作表明，磁振子的手性可以作为一种独立的自由度，右手和左手手性的线性叠加可以产生有趣的量子态，即磁同位旋magnetic-isospin (又称Bloch sphere)，由此可以...
隧穿磁阻传感器研究进展
隧穿磁阻传感器 线性化方法 磁传感器噪声 智能应用
2022/3/28
传感器作为物联网技术的基石，在人们的生产生活中发挥着重大作用。其中，基于隧穿磁阻效应（tunnelingmagnetoresistance，TMR）的磁传感器具有灵敏度高、尺寸小、功耗低等优点，在导航定位、生物医学、电流检测和无损检测等领域具有极大的应用前景。本综述以TMR传感器技术路线的发展为核心，囊括了从基本传感单元到三维空间磁场检测，再到实际应用的多个研究重点。首先，介绍了TMR传感器发展历...
《物理学报》|抽运-检测型原子磁力仪对电流源噪声的测量
原子磁力仪 磁补偿 电流源噪声 灵敏度
2022/3/23
用于在宽量程范围内标定原子磁力仪的灵敏度的复现磁场通常由精密电流源和标准线圈产生，电流源噪声将直接影响原子磁力仪在宽量程范围内标定的灵敏度。本文基于抽运-检测型原子磁力仪首先提出抑制复现磁场漂移的磁补偿方法，其次开展宽量程范围内电流源的噪声和原子磁力仪的灵敏度之间依赖关系的研究。研究结果表明，抽运-检测型原子磁力仪的灵敏度主要由电流源噪声决定，因此可用特定磁场下的灵敏度估算电流源在对应输出电流条件...
非晶态Gd45Ni30Al15Co10合金的制备与磁热性能
非晶态合金 磁热效应 磁熵变 磁制冷
2022/3/24
具有优良磁热性能的材料是磁制冷技术应用的关键.本文设计制备出了一种非晶态四元Gd45Ni30Al15Co10合金条带,系统地研究了该合金的磁热性能.Co的引入增加了合金的非晶态热稳定性,扩大了过冷液相区宽度.Gd45Ni30Al15Co10非晶态合金条带的居里温度和有效磁矩分别为80K和7.21μB,在10K温度下饱和磁化强度达到173A·m2·kg–1,矫顽力为0.8kA·m–1,具有优异的软磁...
氮化物/氧化物界面室温铁磁性的发现（图）
氮化物 氧化物 界面室温 铁磁性
2023/1/6
过渡金属氧化物因其具有电荷、轨道、晶格和自旋等多重自由度之间高度关联与耦合的特征，呈现出丰富的物理特性，如高温超导电性、庞磁电阻效应、室温多铁性、莫特绝缘体转变等，是探索新物态和新机理的良好载体。将不同种类的氧化物通过物理方法进行异质外延成为界面，本身也构成了一种新的低维量子材料。由于两种氧化物材料的能带结构、化学势差、晶格结构等本征属性不同，界面往往会发生电荷转移、轨道重构、晶格畸变、自旋耦合等...
近日，中科院理化技术研究所液态金属与低温生物研究中心，在Soft Science期刊上发表了一篇题为“Insights into fluidic endogenous magnetism and magnetic monopoles from a liquid metal droplet machine”的研究论文，首次揭示出溶液中的自旋液态金属机器具有内生磁性，由此解释了一系列经典试验现象，并提...
磁弹相变螺旋磁体中零热膨胀效应的发现（图）
磁弹相变 螺旋磁体 零热膨胀效应
2023/1/6
作为一大类磁功能材料，磁相变材料在磁性转变的同时，晶体结构对称性改变或晶格常数发生突变。由于自旋-晶格的强耦合作用，相变过程中材料的电子结构、熵和宏观尺寸等物理状态将产生明显变化，进而催生出丰富的物理效应，如巨磁热效应、大磁电阻、磁致应变、铁磁形状记忆效应和反常热膨胀等。
具有高自旋极化率的半金属材料是一类极具应用前景的自旋电子材料.立方BaCrO3具有非常稳定的半金属性，而四方BaTiO3则是一种多功能绝缘体.因此，本研究采用基于密度泛函的第一性原理方法，探究BaTi1-xCrxO3(x=0，0.125，0.25，0.5，0.75，1)体系中Cr、Ti互掺导致的晶体结构和电子结构的变化.研究表明，Cr离子的掺杂会使体系发生四方相到立方相结构相变；同时，受Cr-Ti...
磁畴壁拓扑结构在实验上的发现与调控（图）
磁畴壁 拓扑结构 高分辨洛伦兹透射电镜
2023/1/6
兼具温度、电流、磁场等多物理场协同调控的高分辨洛伦兹透射电镜在实空间探索纳米尺度新型磁畴结构、原位揭示与磁性相关的新奇物理现象微观机制以及自旋原理性器件应用方面发挥着越来越重要的作用。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学实验室张颖研究团队在沈保根院士总体组织下，近几年利用高分辨磁畴多物理场调控、电输运测量于一体的高分辨率磁畴动力学研究平台，以及自主发展的原位调控拓扑磁畴新方法，从微...
可控磁性量子点杂质引起的单电子自旋过滤器
信息处理 量子点 单电子 自旋过
2022/3/18
本文提出一种基于电子-电子自旋交换相互作用获得自旋极化电流的模型。该方案中，需要两个距离相近的量子点。其中一个是开放系统，另一个是封闭系统。开放系统能完成单电子输运，封闭系统产生比较强的局域磁场，两个系统之间有电子-电子自旋交换相互作用。该相互作用会影响电子输运，从而可以对电子输运产生自旋过滤效应。我们用量子主方程描述开放系统的演化，在有效哈密顿量的基础上，可以得到解析结果。结果显示，在低温条件下...
