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《自然·材料》:原子面分辨测量材料的轨道与自旋磁矩
更新日期:2018-02-08  

  25日,清华大学材料学院朱静、钟虓、于荣研究组在高空间分辨材料磁性表征方法取得新进展,于《自然·材料》期刊在线发表了题为“应用色差校正电子显微学方法进行原子尺度磁圆二色谱成像”(Atomic scale imaging of magnetic circular dichroism by achromatic electron microscopy)的研究论文(DOI: 10.1038/s41563-017-0010-4)。 

  近五十年以来,传统的磁成像手段如中子衍射、X射线磁圆二色谱、电子全息等,成像分辨率达到微米或纳米尺度,均无法实现原子分辨。实现自旋构型原子尺度成像,在当今材料科学基础研究中具有重大的科学意义,在设计制造高密度、低功耗、快速的存储器件、推进信息与通讯技术方面有广阔的应用前景。 

  该研究基于该团队之前所发展的定量电子磁圆二色谱(Electron Magnetic Circular Dichroism)技术和占位分辨电子磁圆二色谱技术,优化衍射动力学条件,应用色差校正透射电子显微学技术,联合德国于利希研究所、亚琛工业大学、瑞典乌普萨拉大学与日本筑波大学的合作者,首次通过实验手段获得了材料内部原子面分辨的磁圆二色谱,并基于实验结果定量计算出每一层原子面的元素的轨道自旋磁矩比,在原子尺度上同时测量材料的结构、成分与磁矩。 

  . 原子尺度材料结构-成分-磁矩的协同定量测量

  作者表示,该研究成功地将自旋表征磁圆二色谱的分辨率从纳米尺度推进到了原子尺度,将材料的轨道自旋磁矩分布磁信息与其原子构型、元素组成、化学键合等结构信息在原子层次上一一对应,对于在原子尺度理解自旋、晶格、电荷、轨道等多个自由度的结构参量与材料磁性能之间的相互关联有重要意义。 

  (摘自清华大学