磁性数显密度仪

二维铁磁材料因其薄层结构和独特的物理特性，在电子、自旋电子学和磁性存储等领域具有广泛的应用潜力。这些材料的研究对于推动相关技术的发展至关重要。低温强场微区激光克尔显微成像系统在研究二维铁磁材料时具有独特的优势。近日，山西师范大学的许小红教授和薛武红教授合作，利用致真自主研发的低温强场微区激光克尔显微成像系统进行实验研究，报道了二维铁磁Cr5Te8材料的亚毫米级可控制备，并发现该材料具有畴壁成核控制的磁化反转过程和非单调磁场相关的磁电阻，研究成果以“Controlled Growth of Submillimeter-ScaleCr5Te8 Nanosheets and the Domain-wall Nucleation Governed Magnetization Reversal Process”为题，在国际顶级期刊Nano Letters（SCI一区TOP，影响因子：10.8）上发表。论文原文：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04200亚毫米级二维Cr5Te8及其磁畴演化和非单调磁电阻低温强场微区激光克尔显微成像系统对该研究助力具体表现在：1. 磁化反转过程的直接观察：高分辨率的克尔显微镜结合真空制冷台，对Cr5Te8纳米片的磁化过程进行了全面的研究。通过首先用大磁场饱和样品的一个方向，然后施加相反方向的磁场，观察到了磁化反转的详细过程。2. 磁畴结构和演化的分析：克尔显微镜用于捕捉Cr5Te8纳米片的磁畴演化过程，包括磁畴壁的传播。文章中指出，通过逐步增加磁场，清晰地捕捉到了磁化反转过程中的磁畴壁传播。3. 磁畴壁传播的最小场强确定：通过克尔显微镜的观察，确定了在样品中磁畴壁传播所需的最小场强大约是30-45 mT，无论是对于两个磁化方向中的哪一个。4. 磁化反转机制的理解：克尔显微镜的观察结果揭示了磁畴壁成核在控制磁化反转过程中的主导作用，这为优化相关设备的性能（如效率、稳定性等）提供了重要的参考。6. 温度依赖性研究：通过在不同温度下使用克尔显微镜，研究了Cr5Te8纳米片的磁化过程随温度变化的行为，发现了居里温度（Curie temperature, TC）随样品厚度变化的倾向。低温强场微区激光克尔显微成像系统是研究Cr5Te8纳米片磁化过程、磁畴结构和演化、以及磁化反转机制的关键工具，为深入理解材料的磁性能和优化磁电子器件的性能提供了重要的实验数据和见解。二维铁磁材料磁性能表征利器低温强场微区激光克尔显微成像系统，能够将高分辨率磁畴成像与高精度磁滞回线扫描结合，常温垂直强磁场(1.4 T)与面内强磁场(1 T)；样品处温度范围:5K-420 K,温度稳定性±50 mK；激光功率可调；磁铁及样品托采用滑道设计，方便不同需求测试的切换；预留扩展接口，将磁场及低温环境平台化，方便兼容其他类型的光学测试；运用差分放大和锁相技术可实现二维材料磁性的精确探测；适用于自旋器件或微米尺寸材料的磁性精确测量，集电学、磁学、光学、变温测试于一身，是专为二维磁性材料研究打造的专家级科研设备。微米级光斑和精确定位在样品待测区域,实现微区的磁滞回线精确探测弱磁薄膜测试结果对比致真激光克尔显微镜测试结果↑↑↑某国际顶尖公司产线级设备测试结果↑↑↑研究背景：以电子自旋为主要信息载体的自旋电子器件具有体积小、速度快、功耗低等优势，是后摩尔时代信息存储器件的有力竞争者。特别是，二维磁性材料的发现为构建新功能的磁电子器件提供了材料基础。二维磁性材料在原子层厚度依然保持长程磁序，具有表面无悬挂键、弱层间耦合、可进行“原子乐高”功能异质集成、易于调控等优势，在高密度磁信息存储和自旋电子学领域具有重要应用前景，成为国际上的前沿热点。然而，二维磁性材料目前存在居里温度较低、环境不稳定、难以大尺寸可控制备等困难，极大地限制了其应用和发展。因此，探索稳定性更好的新型二维磁性材料，并用简便、经济可控的方法实现其大尺寸超薄制备，对于推动二维磁性材料的应用具有重要的意义与价值。此外，磁性二维材料的磁畴及其演变能够为相关器件的性能优化提供重要参考。结论：基于此，该团队开发了一种简单、经济、可扩展、氢修饰的化学气相沉积方法，可控合成了亚毫米级超薄高质量Cr5Te8磁性纳米片。值得一提的是，纳米片横向尺寸最大可达450μm、空气稳定性好且居里温度较高。此外，通过对Cr5Te8纳米片的磁畴演化的直接观察，揭示了畴壁成核在控制磁化逆转过程中的主导作用。有趣的是，Cr5Te8纳米片表现出非单调磁电阻特性。该工作在CVD法制备大尺寸二维磁性材料领域实现了重要突破，为在二维尺度理解和调控磁相关性质提供了理想平台，有望推动二维磁性材料在自旋电子学器件中的应用和发展。致真精密仪器拥有核心专利四十余项，研发的多款产品曾多次助力国内优秀的科研工作者取得高水平科研成果。我们拥有一支专业且经验丰富的研发、销售、技术支持和本地化服务的团队，团队中大多数人员为高学历专业硕博人才，致力于为先进材料科学与技术创新领域的科研及企业客户提供个性化、专业化的产品、服务和整体解决方案，让先进材料领域的科研与创新更加简单、高效。致真精密仪器一直以来致力于实现高端科技仪器和集成电路测试设备的自主可控和国产替代。致真精密仪器通过工程化和产业化攻关，已经研发了一系列磁学与自旋电子学领域的前沿科研设备，包括“产品包含原子力显微镜、高精度VSM、MOKE等磁学测量设备、各类磁场探针台、磁性芯片测试机等产线级设备、物理气相沉积设备、芯片制造与应用教学训练成套系统等”等，如有需要，我们的产品专家可以提供免费的项目申报辅助、产品调研与报价、采购论证工作。另外，我们可以为各位老师提供免费测试服务，有“磁畴测试”、“SOT磁畴翻转”、“斯格明子观测”、“转角/变场二次谐波”、“ST-FMR测量”、“磁控溅射镀膜”等相关需求的老师，可以随时与我们联系。

开发具有预期稳定性、规则结构和精确组分的功能材料是化学研究的重要内容之一。高自旋磁性团簇由于电子结构与几何构型、自旋态以及原子间相互作用区别于块体材料，展现出奇异的物理化学性质，为自旋电子学材料和微器件的设计开发提供了新思路。 　　中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构实验室研究员骆智训课题组利用自主设计搭建的质谱与光电子能谱仪器，在金属团簇与超原子研究方面取得了系列进展。 　　近日，骆智训课题组、姚建年课题组，联合清华大学教授李隽理论团队，在探究阴离子Rhn-(n=3-33)簇与几种典型气体(包括O2、CO2、CH4和CH3Br)的反应中发现，Rh19-是具有特殊稳定性的幻数团簇，并结合光电子能谱确定了其高对称性与铁磁性的超八面体结构(S=10/2)。Rh元素本身并非磁性。研究表明，强磁性团簇Rh19-的特殊稳定性主要来源于其独特的电子结构与成键方式，且具有特殊的超原子轨道特征1S2|2S22P6|3S23P6。基于此，研究进一步提出了金属团簇“电子自旋态异构体”(Electron-spin state isomers，ESSIs)的新概念，剖析了Rh19-团簇光电子能谱热带(Hot-bands)。 　　该工作发现了一种高对称的、尺寸在1nm的Rh19-团簇，对应于面心立方晶体铑的一个片段，诠释了从金属原子到可调控磁/电性质固体材料的结构演变规律，为剖析过渡金属光电子性质提供了原子精准的范例，并为材料基因的原子构造提供了新思路。 　　相关研究成果发表在《科学进展》(Science Advances，DOI：10.1126/sciadv.adi0214)上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部和中国科学院的支持。南方科技大学科研人员参与研究。图1. 铁磁性超八面体Rh19-团簇的发现图2. (a)基于自主研制仪器(TOF-MS)制备的阴离子Rhn-团簇与CO2反应前后的质谱图；(b)Rh19-团簇分别在355 nm和266 nm激光下的光电子能谱；(c)金属团簇电子自旋态异构体(Electron-spin state isomers，ESSIs)机制；(d)由全局搜索确定的Rh19-的最低能量结构及范德华半径；(e)Hirshfeld电荷布居；(f)Rh19-的自旋密度布居。

近日，大连化物所节能与环境研究部废水处理工程研究组(DNL0902组)孙承林研究员、顾彬副研究员等和大连理工大学的段玉平教授合作，在构筑高效复合吸波材料方面取得新进展，设计并制备了一种具有类石榴结构的磁性树脂衍生碳复合吸波材料，通过组分调控和微观结构设计引入了多重电磁波损耗机制，使该复合材料表现出了优异的吸波性能。 　　随着电子信息技术的快速发展，电磁干扰的问题日益严峻。有效的吸波材料，尤其是针对GHz频段的电磁波，对电子安全和医疗保健等领域具有重要意义。根据吸波机制可将吸波材料分为磁损耗型和介电损耗型。其中，单一磁损耗吸波材料存在斯诺克极限、易腐蚀、易聚集、密度大等缺点，而单一的介电损耗材料(如碳材料)也存在阻抗不匹配，损耗机制单一的问题。为了解决上述问题，研究人员提出了组分调控和微观结构设计两个解决策略：以具有可控分子结构和物理化学性质的合成树脂作为碳源，耦合磁损耗组分，进行有效的多组分调控，形成多重损耗机制，实现电磁参数和吸波性能的有效调节。此外，研究人员对微观结构进行设计调控，构筑出具有类石榴结构的Fe3C@GC/AC复合材料，解决现有吸波材料存在的磁性颗粒尺寸分布不均匀、易聚集等问题。 　　结果表明，独特的类石榴结构优化了阻抗匹配，同时提升了界面极化损耗和磁损耗。在反射损耗，界面极化，偶极极化，电导损耗，以及磁损耗的共同作用下，该工作制备出的复合吸波材料在2.08mm的厚度下，实现了高达-96.3dB(99.99999%)的反射损耗值，与此同时，有效吸收带宽为6.38GHz(覆盖了Ku波段)。当模拟厚度在1.0至5.0 mm间调变时，88%的测试波段(3.9至18 GHz)均可以实现有效吸收。 　　相关研究成果以“Heating induced self-assemble pomegranate-like Fe3C@Graphite magnetic microspheres on amorphous carbon for high-performance microwave absorption”为题，于近日发表在Composites Part B: Engineering上。该工作的共同第一作者是我所902组博士研究生刘梦洋和大连理工大学博士后黄灵玺。上述工作得到了中科院A类先导专项“变革性洁净能源关键技术与示范”等项目的资助。

产品特点：功能化聚苯乙烯磁性微球是指通过化学修饰结合不同的官能团及具有特异性的抗体、核酸和蛋白，应用于核酸纯化、细胞筛选、免疫分析等多个领域。其表面可以修饰不同的功能基团，如氨基、羧基、羟基等，用于结合不同的生物分子，实现靶向检测和诊断等应用。此外，聚苯乙烯磁性微球还具有以下三大特点：1、单分散性好：粒径均一，可制备出单分散性良好的磁性微球。比表面积大，吸附性好：高比表面积有利于提高与生物分子结合的密度和效率。2、稳定性好：不易发生聚集和沉淀，可长时间保持稳定。材料亲和性好、生物相容性好：具有良好的生物相容性和生物安全性，可应用于生物医学和药物制剂等领域。3、磁响应性强：在外加磁场的作用下，可以方便地实现磁分离和定向操控。应用背景：氨基、羧基化聚苯乙烯磁性微球的应用背景主要基于其独特的物理和化学性质。通过氨基和羧基化修饰，这种材料可以在表面引入多种功能基团，从而实现对生物分子的特异性结合。由于其具有粒径均一、稳定性好、磁响应性强等特点，氨基、羧基化聚苯乙烯磁性微球在生物医学、化学、材料科学等领域具有广泛的应用前景。在生物医学领域，氨基、羧基化聚苯乙烯磁性微球可以用于药物载体、靶向药物、免疫分析、生物传感器等领域。通过其表面的氨基和羧基功能化，这种材料可以与生物分子（如蛋白质、酶和DNA等）相互作用，实现生物分子的分离、纯化和检测。此外，氨基、羧基化聚苯乙烯磁性微球还可以用于制备组织工程支架、细胞培养基质等领域，为组织再生和细胞培养提供良好的微环境。在化学和材料科学领域，氨基、羧基化聚苯乙烯磁性微球可以用于制备高分子复合材料、催化剂载体、过滤材料等。由于其大孔容积和高比表面积等特点，这种材料可以作为添加剂改善材料的性能和特性。此外，氨基、羧基化聚苯乙烯磁性微球还可以用于色谱填料和分离技术领域，实现高纯度、高回收率和高分离效率的分离效果。海岸鸿蒙颗粒标准物质的研发已经达到国内领先、国际前沿水平，其中PM2.5、可见异物等百余种标准物质的研制成功填补了国内的空白，被国家市场监督管理总局批准为国家一级、二级标准物质。其颗粒产品包括颗粒标准物质和功能微粒两大类，共有3000多种产品，涵盖颗粒尺寸从30纳米到2000微米，涉及聚苯乙烯、金属、二氧化硅、胶体金和多元琼脂糖等不同材质以及彩色微粒、荧光微粒、磁性微粒等不同功能的微粒产品。此外，海岸鸿蒙还可根据用户需可根据客户需求，提供多种材质，不同粒径，不同功能，单分散、窄分布，近乎于标准球体的微粒定制服务。产品特点： match 产品特点：产品特 啊啊特点：啊大

俄罗斯圣彼得堡国立大学的科学家与外国同事合作，在世界上首次在石墨烯中创造出二维亚铁磁性，所获得的石墨烯的磁性状态为新的电子学方法奠定了基础，有望开发出不使用硅的替代技术设备，提高能源效率和速度。描述被调查系统中霍尔效应的图表。图片来源：圣彼得堡国立大学石墨烯是碳的二维改性形式，是当今所有可用的二维材料中最轻、最坚固的，而且具有高导电性。2018年，圣彼得堡国立大学的研究人员与托木斯克州立大学、德国和西班牙的科学家一起，首次对石墨烯进行了修饰，并赋予了它钴和金的特性，即磁性和自旋轨道相互作用（在石墨烯中的运动电子与其自身磁矩之间）。当与钴和金相互作用时，石墨烯不仅保留了自身的独特性质，而且部分具有了这些金属的特性。作为新研究的成果，研究团队合成了一个具有亚铁磁性状态的石墨烯系统。这是一种独特的状态，在这种状态下物质在没有外部磁场的情况下具有磁化作用。他们使用了与之前类似的基底，该基底由一层薄薄的钴和表面的一种金合金制成。在表面合金化过程中，位错环在石墨烯作用下形成。这些环是钴原子密度较低的三角形区域，金原子更靠近这些区域。此前，人们知道单层石墨烯只能以均匀的方式完全磁化。然而，新研究表明，通过与基底结构缺陷的选择性相互作用，可以控制单个亚晶格的原子的磁化强度。“这是一个重大发现，因为所有的电子设备都使用电荷，并在电流流动时产生热量。我们的研究最终将允许信息以自旋电流的形式传输。这是新一代电子产品，一种根本不同的逻辑，以及一种降低功耗和提高信息传输速度的技术开发新方法。”圣彼得堡国立大学纳米系统电子和自旋结构实验室首席副研究员阿尔特姆雷布金解释说。此次合成的石墨烯的一个重要特征，就是强烈的自旋轨道相互作用，这种加强可以通过石墨烯下金原子的存在来解释。在磁性和自旋轨道相互作用参数的一定比例下，石墨烯有可能从熟悉的状态转变为一种新的拓扑状态。研究结果发表在最近的《物理评论快报》上。

p　　阻变存储器、相变存储器、磁存储器、高灵敏度磁传感器和隔离耦合器件等是具有良好应用前景的新型存储和磁电子技术，在移动通信、个人电脑、数码相机、电子标签等领域具有广阔的市场价值。“十二五”期间，863计划新材料技术领域支持了 “高密度存储与磁电子材料关键技术”主题项目。近日，科技部高新司在北京组织专家对该主题项目进行了验收。/pp　　该项目开展了与CMOS工艺兼容的阻变与电极材料组合体系研究，研发的TaOx阻变存储器 芯片制造基于中芯国际集成电路制造有限公司8英寸0.13um标准逻辑生产工艺线，芯片级读取时间达到十纳秒级，写操作电压满足0.13um或0.11um技术代标准逻辑工艺IO承受电压 研发了低热导率的新型超晶格相变材料，研发了非对称环状微电极结构相变存储器单元，制备出了相变存储器阵列；开展了磁性隧道结等磁电子材料研究，制备了基于磁遂道结的磁传感器原型器件，完成了基于磁电子材料的具有非易失性锁存功能的双芯和三芯两种单通道数据隔离耦合接口芯片。该项目的实施突破了先进的高密度存储与磁电子材料器件的关键技术，培养了高水平信息存储与磁电子器件研发队伍，对于我国新型电子材料技术与信息产业的发展具有支撑作用。/pp　　“十三五”期间，为进一步推动我国材料领域科技创新和产业化发展，科技部制定了《“十三五”材料领域科技创新专项规划》，并将“战略性先进电子材料”列为发展重点之一，重点围绕第三代半导体和微电子材料的研发，着力解决半导体及微电子产业面临的重大共性问题，在核心半导体材料的设计、生产工艺流程的优化以及关键技术的开发等方面形成突破，力争推动跨界技术整合，抢占先进电子材料技术的制高点。/pp/p

磁性软体机器人已有多种应用，特别是在与人体密切相关的生物医学领域。如自折叠式“折纸”机器人可以在肠道中爬行、修补伤口、将吞下的物体取出来；胶囊状的机器人可以沿着胃的内表面滚动，进行活组织检查并运送药物。此外，科学家们还研制出了尺寸从几百微米到几厘米不等的更薄的线型机器人，它们有可能在大脑血管中穿行，以治疗中风或动脉瘤。磁性软体机器人的进一步小型化可能带来新的应用，如在小的血管中进行操作甚至操纵单个细胞，但制备这样的微型机器人并非易事[1]。 2019年11月，瑞士联邦理工学院的Cui Jizhai（现任职复旦大学） 、Huang Tian-Yun 及其同事在Nature发表了名为“Nanomagnetic encoding of shape-morphing micromachines”的文章[2]，该工作使用电子束光刻技术，制造出了只有几微米大小的可磁重组机器人，通过对单个区域的纳米磁体进行设计，将形状变化指令通过编程的方式输入微型机器人，对纳米磁体施加特殊的磁场序列后，实现微型机器人的形状变化，如图一所示。图一 四片式变形微机械的设计 a.磁体磁态随尺寸增大的示意图：i.超顺磁性；ii.室温下稳定的单畴；iii.多畴态。b. 部，四个面板微机械，面板I上有520 nm×60 nm（I型）纳米磁体阵列，面板II上有398 nm×80 nm（II型）纳米磁体阵列；底部，纳米磁体阵列的相应SEM图像。c. 体积相同但长宽比不同的单畴纳米磁体的磁光克尔效应磁滞回线。d.根据矫顽力的不同选择两个磁场对微机械进行编码的示意图。e. 应用控制磁场B=15 mT时的磁性结构（I型和II型纳米磁体）和微机械折叠行为示意图，光学显微镜图像显示了所制造器件的四种不同结构。从左到右，上/下折叠的面板数为4/0、3/1、2/2（折叠方向不同的对面面板）和2/2（折叠方向相同的对面面板）。 这项工作构建了一个模块化单元的集合，这些模块化单元可以编程为字母表中的字母，此外还构建了一个微型的“鸟”，能够进行复杂的行为，包括“拍打”、“悬停”、“转弯”和“侧滑”，如图二所示。这为创造未来的智能微系统建立了一条路线，这些智能微系统可以重新配置和原位重新编程，可以适应复杂的情况。图二 折纸式的微型“鸟”与多种形状变形模式 文章中，作者使用了英国Durham Magneto Optics Ltd.公司的磁光克尔效应系统-NanoMOKE3对不同型的纳米磁体进行了磁滞回线测试，同时使用该设备的电磁铁产生的磁场对纳米磁体阵列进行了编程。NanoMOKE3可以进行微区的超高灵敏度测试，在本工作中，作者通过激光聚焦在不同的纳米磁体上获得对应的磁滞回线，如图一c所示，为微型机器人的磁学编码工作提供了帮助。图三 磁光克尔效应系统-NanoMOKE3 NanoMOKE3主要技术特点：超高灵敏度~10-12emu微区磁滞回线，激光光斑~2μm超快测试速度，1秒内可获得磁滞回线克尔角检测＜0.5 mdeg纵向/横向/向克尔磁畴成像扩展无液氦低温MOKE图四 与Montana S50超精细多功能无液氦低温光学恒温器联用的低温MOKE 温度范围4.2K~350K磁场纵向＞0.4T，向＞0.3T 参考文献：[1] X H,zhao. et al. Nature 575, 58-59 (2019)[2] Cui, J. et al. Nature 575, 164–168 (2019).

几个世纪以来，人类探索磁性及其相关现象的脚步从未停歇。在电磁学和量子力学发展的早期，人类很难想象磁石对铁的吸引力，鸟、鱼或昆虫在相隔数千英里的目的地之间的导航能力，这些神奇又有趣的现象具有相同的磁性起源。这些磁性来源于基本粒子的运动电荷与自旋，它和电子一样普遍存在。近年来，二维磁性材料在国际上成为备受关注的研究热点，它们为自旋电子学器件的研发开辟了新的方向，在新型光电器件、自旋电子学器件等方面都有着重要的应用价值。近日，《物理学报》2021年第12期也推出了二维磁性材料专题，从不同的角度描述了二维磁性材料在理论与实验方面的进展。《物理学报》2021年第12期你能想象得到吗？只有几个原子厚度的二维磁性材料就可以为极小的硅电子器件提供基板。这种神奇的材料由成对的超薄层制成，超薄层通过范德瓦耳斯力，即分子间作用力堆叠在一起，同时层内原子以化学键进行连接。虽然只有原子级的厚度，但依然保持着磁学、电学、力学、光学等方面的物理和化学特性。二维磁性材料 图片引用自https://phys.org/news/2018-10-flexy-flat-functional-magnets.html打个有趣的比方，二维磁性材料中的每个电子都像一个微小的罗盘，拥有北极和南极，这些“罗盘针”的方向决定了磁化强度。当这些无穷小的“罗盘针”自发对齐时，磁序就构成物质的基本相位，因此可制备出很多功能性装置，例如发电机和电动机、磁阻存储器和光学阻隔器等。这种神奇的特性也让二维磁性材料变得炙手可热起来，虽然现在集成电路制造工艺在不断提高，但由于器件在不断缩小，已经受到量子效应的限制，微电子行业已经遇到了可靠性低、功耗大等瓶颈，延续了近50年的摩尔定律也不再“吃香”（摩尔定律：集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍）。如果未来二维磁性材料能够在磁传感器、随机存储器等新型自旋电子学器件领域得到应用，说不定有望突破集成电路性能瓶颈。我们已经知道，具有磁性的范德瓦耳斯晶体带有特殊的磁电效应，因此在二维磁性材料的研究过程中，定量的磁性研究是必不可少的步骤。然而，对此类磁体在纳米尺度上磁性响应的定量实验研究依然非常缺乏。现有的一些研究报道了在微米尺度上实现了对晶体磁性的检测，但这些技术不仅还无法提供关于磁化的定量信息，还极容易干扰阻碍超薄样品的磁信号。因此，检测技术的更新对于探测材料纳米尺度上的磁性质是非常紧迫的挑战。国仪量子QDAFM为了解决这一难题，国仪量子提供了一种新的测量途径——量子钻石原子力显微镜（QDAFM）。QDAFM是基于NV色心和AFM扫描成像技术的量子精密测量仪器。通过对钻石中氮—空位（NV）色心发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，可实现磁学性质的定量无损成像，具有纳米级的高空间分辨率以及单个自旋的超高探测灵敏度，可用于定量检测范德瓦耳斯磁体的关键磁学性质，并对其磁化、局部缺陷和磁畴进行高空间分辨率的磁成像，具有非侵入性、可覆盖宽温区、大磁场测量范围等独到优势，在量子科学，化学与材料科学，以及生物和医疗等研究领域有着广泛的应用前景。二维碘化铬的磁化图引用自Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single-spin microscopy（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aav6926）下面，为大家介绍QDAFM在微纳磁成像、超导磁成像、细胞原位成像、拓扑磁结构表征等方面的具体应用。01微纳磁成像对于磁性材料，确定其静态自旋分布是凝聚态物理中的重要问题，也是研究新型磁性器件的关键。QDAFM提供了一种新的测量途径，能够实现高空间分辨率的磁性成像，具有非侵入性、可覆盖宽温区、大磁场测量范围等独到优势。布洛赫型磁畴壁成像引用自Tetienne, J. P.et al. The nature of domain walls in ultrathin ferromagnets revealed by scanning nanomagnetometry.Nature Communications6, 6733(2015)02超导磁成像对超导体及其涡旋的微观尺度研究，能够为理解超导机理提供重要信息。利用工作在低温下的QDAFM，可以对超导体的磁涡旋进行定量的成像研究，并扩展到众多低温凝聚态体系的磁性测量。单个磁性涡旋的杂散场定量成像引用自Thiel, L.et al.Quantitativenanoscale vortex imaging using a cryogenic quantum magnetometer. Nature Nanotechnology 11,677- 681 (2016).03细胞原位成像在细胞原位实现纳米级分子成像是生物学研究的重要手段。在众多成像技术中，磁共振成像技术能够快速、无破坏地获取样品体内的自旋分布图像，已经广泛应用在多个科学领域中。特别是在临床医学中，因其对生物体几乎无损伤，对疾病的机理研究、诊断和治疗起着重要的作用。然而，传统的磁共振成像技术使用磁感应线圈作为传感器，空间分辨率极限在微米以上，无法进行细胞内分子尺度的成像。利用QDAFM的高空间分辨率特性，研究人员观测到了细胞内部存在于细胞器中的铁蛋白，分辨率达到了10纳米。细胞原位铁蛋白分子的纳米磁成像引用自Wang, P. et al. Nanoscale magnetic imaging of ferritins in a single cell. Science advances 5, 8038 (2019).04拓扑磁结构表征磁性斯格明子是具有拓扑保护性质的纳米尺度涡旋磁结构。磁性斯格明子展现出丰富新奇的物理学特性，为研究拓扑自旋电子学提供了新的平台，在未来高密度、低能耗、非易失性计算和存储器件中也具有潜在应用。但是室温下单个斯格明子的探测在实验上仍具有挑战性。QDAFM的高灵敏度和高分辨率特点，是解决这一难题的有力工具，通过杂散场测量可重构出斯格明子的磁结构。斯格明子磁场成像引用自Dovzhenko, Y. et al. Magnetostatic twists in room-temperature skyrmions explored by nitrogen-vacancy center spin texture reconstruction. Nature Communications 9, 2712 (2018).参考文献：1.《物理学报》2021年第12期，二维磁性材料专题2.Two-dimensional magnetic crystals and emergent heterostructure devices（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aav4450）3.https://phys.org/news/2018-10-flexy-flat-functional-magnets.html4.Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single-spin microscopy（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aav6926）

磁随机存储器（Magnetic Random Access Memory, MRAM）利用磁隧道结自由层磁矩取向不同引起的磁阻不同作为存储单位0和1，同时结合传统的磁存储（PMR）非易失性及静/动态随机存储器（SRAM/DRAM）读写速度快的双重优点，在科研及工业界广受欢迎，并被认为是替代传统随机存储器的下一代存储技术的潮流和趋势。随着自旋转移矩效应（Spin Transfer Torque， STT）的发现及迅速应用，长期制约MRAM由科研阶段向工业量产阶段转变的技术难点“写入困难”被成功解决，同时为了进一步提高磁随机存储器的存储密度，近年来垂直取向的磁随机存储单元-隧道结（MTJs）取代了水平取向的磁随机存储单元，与STT技术一道成为了新的磁随机存储技术-垂直型STT-MRAM。图1 MRAM晶圆及MTJs存储单元 MRAM器件化和产业化的关键是对晶圆的磁性薄膜及磁性存储单元的生长和性能实现控制，特别是存储单元中的核心部件磁隧道结（MTJs），磁隧道结一般由磁性各异的多层膜构成，而隧道结终的性能又由多层膜中各层薄膜的性能所综合决定，然而MTJs的多层膜中每一层的厚度一般在几纳米至几十纳米之间，每一层的磁矩信号都非常弱(5*10-6emu），因此需要高精度的磁性检测设备来对晶圆薄膜及磁性存储单元的磁学性能进行测试，并反过来监控和改进晶圆的生长工艺。 图2 PKMRAM_300设备 美国Microsense公司的垂直磁随机存储器晶圆专用的PKMRAM_300型MOKE系统为目前少数可实现大尺寸晶圆（直径300mm）的高精度磁性检测设备，具有检测灵敏度高，测量精度高，测样速度快，设备操作高度智能化和自动化的特点，可实现无人值守式工作，因此在全球磁随机存储器研发生产单位中广受欢迎。 图3 PKMRAM_300典型测试结果图 日前，国内套PKMRAM_300正式落户杭州，将在新型磁随机存储器技术的研发及实现量产化的进程中发挥作用。祝愿此次PKMRAM_300 磁随机存储器磁检测系统的落户，能够帮助科学研究人员在磁随机存储技术领域内取得更多突破，在范围内占据技术点。相关产品链接：磁电阻随机存储器向克尔效应测量系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C202460.htm面内磁存储纵向克尔效应测量系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C202463.htm充磁系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C203306.htmDiskMapper H7 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C202452.htm

4d钌酸盐（ARuO3）作为复杂氧化物体系中一个重要家族，表现出巡游铁磁性、磁性Weyl费米子、磁单极、非常规超导、非费米液体等一系列丰富多彩的物理性质。SrRuO3作为唯一天然具有铁磁性和强自旋轨道耦合（SOC）的钙钛矿氧化物，成为该体系研究的明星材料。 SrRuO3高达160K的铁磁居里温度和良好的金属导电性使它在自旋电子学器件研究中具有巨大潜力，而由铁磁性和强SOC共存所导致的巨大反常霍尔效应、拓扑霍尔效应甚至量子反常霍尔效应等新奇物性也备受人们关注。然而，在各种4d、5d过渡金属氧化物中，SrRuO3的巡游铁磁性似乎成为一个特例，给以此为基础的新型自旋/轨道器件设计带来局限性。 4d、5d氧化物虽然具有较强的SOC，但由于d轨道能带的扩展导致电子关联性下降，通常难以形成长程磁序。人工设计出更多集强SOC和时间反演对称性破缺（即铁磁性）于一体的新材料体系，是目前自旋电子学研究中高度关注的问题。　　CaRuO3的块体材料具有与SrRuO3完全相同的GdFeO3型正交晶体结构和电子构型。但由于Ca离子半径较小，使得CaRuO3的Ru-O-Ru键角仅为148°，远低于SrRuO3的 163°。因此CaRuO3体材料或薄膜材料在整个温区中均表现为顺磁金属性。中国科学院物理研究所研究团队近年来致力于氧化物异质界面物性设计及调控方面的研究工作，希望利用异质界面晶体场、应力场、电荷重组、轨道重构等效应，诱导出完全不存在于体相材料的界面新物态。 近日，团队研究人员等成功利用结构近邻效应在CaRuO3体系中诱导出了长程铁磁序。他们利用脉冲激光沉积技术在衬底基片上交替生长抗磁SrTiO3 (a0a0a0)和顺磁CaRuO3（a-a-c+）两种对称性失配薄膜，获得了高质量的外延超晶格样品；利用界面氧八面体的耦合畸变，成功抑制了CaRuO3层中RuO6八面体的倾斜/旋转。 扫描透射电镜的结果表明，界面处约3个晶胞厚度的CaRuO3层的RuO6八面体的扭转度被大幅度地调控，其Ru-O-Ru键角从~150°增加至~165°，与SrRuO3薄膜中的Ru-O-Ru键角较为接近。这种界面结构耦合的调控必然会带来电子结构的改变。第一性原理计算表明，RuO6八面体的倾斜/旋转的抑制将大幅提高CaRuO3费米面处的态密度【N(EF)】，最终使得界面3个晶胞层CaRuO3层将满足巡游铁磁性的Stoner判据【IN(EF) 1，I为Stoner系数】，由块体的顺磁态进入铁磁有序态。 霍尔输运测量以及宏观磁测量给出了该体系出现界面铁磁相的充分证据，其最高居里温度约为120K，最大饱和磁化强度为~0.7μB/f.u.。各向异性磁电阻测量进一步表面CaRuO3界面铁磁相的磁易轴在面内方向。该工作报道了一种完全基于界面氧八面体耦合畸变设计产生界面铁磁性的示例，特别是构成异质界面的两种氧化物各自均不具备长程磁序，其部分原理也将适用于其他具有类似对称失配的氧化物体系，为探索多功能氧化物材料和器件提供了新思路。 　　相关成果以Symmetry-mismatch-induced ferromagnetism in the interfacial layers of CaRuO3/SrTiO3 superlattic为题发表在《先进功能材料》 (Advanced Functional Materials)上。相关研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委项目、中科院战略性先导科技专项和中科院重点项目的支持。

研究背景纳米氧化铁在催化、药物传递、光吸收材料等前沿研究中扮演者不可或缺的角色。纳米氧化铁的尺寸大小和粒径分布对材料性能表现非常重要。因此，高效制备一系列小粒径（＜10 nm）且平均粒径均一的纳米氧化铁颗粒变得尤为重要。康宁反应器印度团队与印度国家理工学院的研究人员合作，使用康宁微反应器合成氧化铁纳米颗粒（NPs），研究了不同操作参数对获得的NP特性的影响。氧化铁NPs的合成基于使用硝酸铁（III）前体和氢氧化钠作为还原剂的共沉淀和还原反应。使用透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱和X射线衍（XRD）分析对氧化铁纳米颗粒进行了表征。简介近年来，由于在磁存储设备、生物技术、水净化和生物医学应用领域的广泛应用，如热疗、化疗、磁共振诊断成像、磁感染和药物递送等，对高效合成磁性氧化铁NP的兴趣显著增加。该工作涉及使用Corning AFR微通道反应器通过共沉淀和还原法合成胶体氧化铁纳米颗粒，氧化铁纳米颗粒的XRD和TEM分析分别证实了其晶体性质和纳米尺寸范围。另外使用电子自旋共振光谱研究了氧化铁纳米颗粒的磁性，康宁微通道反应器制备的氧化铁纳米颗粒表现出超顺磁性行为。结果和讨论一. 氧化铁纳米颗粒形成的反应原理1.控制两个反应器中氧化铁纳米颗粒形成的总沉淀还原反应如下：2.随后，按照以下反应生成氧化铁：二. 共沉淀和还原反应生成氧化铁纳米颗粒共沉淀和还原反应是获得氧化铁纳米颗粒的最简单和最有效的化学途径。在通过反应器的过程中，九水合硝酸铁（III）被氢氧化钠还原，形成还原铁，随后稳定为氧化铁纳米颗粒。图1. AFR实验装置表1 康宁微反应器中的操作条件和结果在康宁AFR反应器中，氧化铁（磁铁矿Fe3O4或磁铁矿γ-Fe2O3）在室温下将碱水溶液添加到亚铁盐和铁盐混合物中形成。在反应器中，由于铁还原加速而形成黄棕色沉淀物，得到胶体氧化铁纳米颗粒如图1所示。在AFR反应器中合成氧化铁纳米颗粒的实验条件Fe(NO₃ )₃ 9H₂ O和NaOH溶液的流速在20- 60 ml/h。对于所有实验，还原剂与前体的摩尔比保持恒定为1:1。图2. 在AFR中具有不同流量的氧化铁np的紫外吸收光谱&trade .实验显示了在AFR反应器中不同流速所对应的结果：在CTAB表面活性剂存在下获得的λ最大值在480和490 nm之间；AFR中的心形设计使混合更佳；氧化铁NP的平均粒径通常随着流速的增加而减小，在50 ml/h的流速下获得最小粒径。在60和50 ml/h的较高流速下，分别观察到窄PSD超过6.77&minus 29.39 nm和3.76&minus 18.92 nm，如图3和表1所示；另一方面，在20 ml/h的较低流速下，在10.1&minus 43.82 nm，如图5和表1所示。从图5B所示的数据也可以确定，由于纳米粒子的引发和成核在50 ml/h下比在60 ml/h时发生得更快。因为颗粒大小取决于纳米粒子在反应器中的成核过程和停留时间，这也通过图5所示的TEM图像得到证实，图5显示制备的颗粒大小在2~8nm；图3所示数据&minus 对于表1中报告的PSD和平均粒径，可以确定粒径随着进料流速的增加而减小，这归因于较低的停留时间。在反应器中的较大停留时间（较低流速）为颗粒的团聚和晶体生长提供了更多的时间，从而获取更大的颗粒尺寸。图4A、B所示的TEM图像也证实。图3. 不同流速下氧化铁纳米颗粒的粒度分布（PSD）图4：50 ml/h的微反应器中合成的氧化铁纳米颗粒的透射电子显微镜图像图5：（A，B）使用CTAB作为表面活性剂在AFR中合成的氧化铁NP的TEM图像。总结通过共沉淀还原方法，在Corning AFR微通道设备中成功制备了稳定的胶体氧化铁纳米颗粒；流速即反应停留时间和混合模式的差异对所获得的氧化铁NP的粒度和PSD有显著影响，这反过来也影响材料稳定性和磁性；CTAB的使用，有助于合成稳定的氧化铁NP；反应流速是决定NP的平均粒径以及粒径分布的关键参数。氧化铁NP的平均粒径随着反应物流速的增加而减小；通过ESR光谱分析和基于使用永磁体的研究证实，制备的氧化铁NP表现出超顺磁性行为。总的来说，当前的工作证明了使用康宁微通道反应器，合成了更小更均一粒径的磁性氧化铁纳米颗粒。这项研究为后续其它纳米科学相关领域的研究提供里有效的实验支持和指导。参考文献：Green Process Synth 2018 7: 1–11

在锂离子电池中，过渡族金属化合物材料反常的超出理论限的额外容量现象引发了人们的广泛关注。为了揭示这一关键科学问题，多位国际能源领域权威专家都对该现象提出了不同的理论解释，如电表面电解质衍生层的形成与分解、含锂物质的氧化反应、空间电荷存储等。然而由于电材料界面处的复杂性超出常规设备的测试能力，其蕴藏的储能机制始终处于争议中。近期，青岛大学物理科学学院李强、李洪森教授与加拿大滑铁卢大学苗国兴教授、美国得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授等人通力合作，利用自主构建的原位磁性监测技术（如图1所示），结合自旋电子学理论揭示了过渡族金属化合物Fe3O4的额外容量主要来源于过渡族金属Fe纳米颗粒表面的自旋化电容，并证明这种空间电荷储锂电容广泛存在于各种过渡族金属化合物中，费米面处3d电子高电子态密度发挥了关键作用（如图2所示）。该研究结论突破了人们对传统锂离子电池储能方式（Insertion、Alloying、Conversion）的认知，次在实验上直观地证实了空间电荷存储机制，并进一步明确了电子存储位置。该工作已于近期发表在期刊《Nature Materials》[1]。精彩图文展示：图1 原位观测Fe3O4锂离子电池材料在充放电过程中的磁响应，其中上图为磁化强度变化，下图为恒流充放电曲线。磁性测试出乎意料的发现在于，当电压由0.45 V降低到0.01 V时，电磁化强度缓慢降低直至放电结束。这一发现表明还原产物金属Fe颗粒可以继续参与反应，这与经典的锂电池转化反应相矛盾。有趣的是，随后充电到1.4 V时，体系磁化强度再一次增大。 图2. 自旋化电子在Fe0/Li2O界面的表面电容示意图（EF，费米能）。a、铁磁性金属颗粒表面（放电前后）的自旋化态密度示意图。b、自旋化电容模型中额外存储锂形成的空间电荷区。放电过程中还原出的Fe0纳米颗粒分布在Li2O介质中，具有大的表面/块体比率且费米面处具有高的电子态密度。大量的电子可以存储在Fe0纳米颗粒中的自旋劈裂能带中，从而产生自旋化电容。值得注意的是，本文使用的样品杆是研究人员经过多年努力自主设计的，他们将电化学工作站与综合物性测试系统（PPMS）中的振动样品磁强计选件（VSM）进行了有效结合，成功地构建了锂离子电池原位磁性测试系统来观察锂电池充放电过程中的磁响应。文中所使用的PPMS系统具有高灵敏度磁性测试等优势，可作为研究能源材料原子尺度临近范围内的原子探针，是研究杂质相和局部电子分布的全新“利器”，获取其他传统技术所不能测得的信息。图3 PPMS Dynacool系统示意图 基于该测试系统，本文研究者破解了多年争议，次在实验中揭示了电池容量会超过理论限的关键问题，不仅为设计下一代高性能储能器件提供了新方向，也为能源材料的设计制备提供了一种有力的测试分析技术。在这里我们恭喜我们的PPMS用户取得了新的突破，也祝愿他们科研事业更上一层楼！参考文献：[1] Extra storage capacity in transition metal oxide lithium-ion batteries revealed by in situ magnetometry, Nature Materials, 2020, https://doi.org/10.1038/s41563-020-0756-y

德国新帕泰克/北京粉体协会技术交流暨培训会议顺利举行　　仪器信息网讯 为了感谢用户长期以来对德国新帕泰克公司的关心和支持，使用户能够更好的使用新帕泰克的仪器，2011年4月18日，德国新帕泰克/北京粉体协会技术交流暨培训会议在北科大厦隆重召开，会议同期举行了德国新帕泰克北京理化中心联合应用实验室揭幕仪式。60余名来自高校、科研院所及企业的专家学者、技术人员、仪器操作人员亲临会议现场共同分享和交流粒度分析技术、应用以及发展前景。北京粉体技术协会理事长胡荣泽教授 　　北京市理化分析测试中心副主任张经华博士、北京市理化分析测试中心主任刘清珺博士　　本次技术交流会由北京市理化分析测试中心副主任张经华博士主持，德国新帕泰克有限公司全球销售经理潘克维先生、德国新帕泰克首席代表耿建芳博士、北京市理化分析测试中心主任刘清珺博士、北京粉体技术协会理事长胡荣泽教授分别致词，并对德国新帕泰克公司与北京理化分析测试中心成立联合应用实验室，开始实质性的合作交流表示祝贺。　　德国新帕泰克北京理化中心联合应用实验室揭幕仪式　　（刘清珺博士和潘克维先生为落户联合应用实验室的第一台新帕泰克仪器——HELOS/RODOS干法激光粒度仪揭幕）　北京市理化分析测试中心物理部 周素红主任　　周素红主任做了《粒度分析方法标准现状及最新进展》的报告。首先，对于粒度测量方法的比较、纳米材料测量方法、不同粒度分析技术周素红主任做了简要介绍。随后，周主任主要对于动态光散射国际标准，图像法、声学法表征颗粒的国际标准，以及目前国内和国际上粒度表征的通用标准主要归口做了介绍。　　德国新帕泰克首席代表 耿建芳博士　　德国新帕泰克有限公司(SYMPATEC GmbH)创建于1984年，是从以粉体研究而闻名世界的大学Technical University of Clausthal(克劳斯塔尔工业大学)中分支出来的。公司总部设在德国，在美国、瑞士、瑞典、法国、英国、比利时、伊朗、韩国设有分公司，在中国设有德国新帕泰克有限公司苏州代表处。耿建芳博士表示新帕泰克是一家专注于技术创新的专业粒度仪制造商，其将近一半的员工具有博士学位，新帕泰克的激光粒度测试仪在业界创造了多项“世界第一”。其推出的“干样干测、湿样湿测”的检测理念很好的满足了不同行业的不同使用要求。　　在1nm-20mm的粒度范围内，根据不同的应用需求，新帕泰克有不同的技术解决方案。耿建芳博士介绍说对于0.1-8750μm的粉末或可稀释的乳液、悬浮液，可使用HELOS或MYTOS系列激光粒度仪；对于0.01-3000μm的不可稀释的乳液、悬浮液可使用OPUS或NIBUS系列超声衰减粒度仪；对于1-20,000μm的粉末或可稀释的乳液、悬浮液等，除了粒度大小和分布，如果还要获得颗粒形貌信息可采用QICPIC动态颗粒图像分析仪；对于1-10000nm的粉末或可稀释的乳液、悬浮液则可用NANOPHOX纳米激光粒度仪。　　德国新帕泰克有限公司全球销售经理 潘克维先生　　德国新帕泰克有限公司全球销售经理潘克维先生向与会人员做了《粒度分布的计算方法及粒度检测结果各个参数的解释》和《干法激光粒度仪在水泥和磁性材料行业的完美解决方案及应用》两个报告。　　对于粒度分布的计算方法及粒度检测结果各个参数的解释，潘克维先生介绍说对于3D物体不可能只用一个特殊的数值进行正确的描述。描述粒度大小有Feret径、最小外接矩形径、等效投影面积径等方法；粒度大小分布的描述方式有，累积分布、微分(频度)分布、峰形等；粒度分布特征值常用的表示方法有中位数，X10、X50、X90，峰形，分布的宽度等。潘克维先生在报告中对于各个计算方法的定义及应用都做了详细的介绍。　　在《干法激光粒度仪在水泥和磁性材料行业的完美解决方案及应用》的报告中，潘克维先生指出粒度分布是控制水泥和磁性材料质量的重要指标。同时干法分散具有分析时间短、样品量大有代表性、无化学作用、无需液体处理等优点，对于干粉样品分析具有很大的优越性。　　潘克维先生介绍了新帕泰克实验室应用的RODOS干粉分散系统的设计原理、测试步骤、性能特点，以及水泥、磁性材料等样品测试实例。RODOS干粉分散系统可分散小至0.1μm的干粉颗粒、样品分析量可从mg至kg；分散力度可调，可实现粉体的完全分散，不会造成颗粒的粉碎及破坏；测试频度高，可实现“瞬时分散、瞬时测量”的测试原则。　　此外，潘克维先生还介绍了新帕泰克MYTOS在线干法激光粒度分析和过程控制系统，分别从仪器的结构、过程控制的优越性，以及在德国、南非、荷兰、卢森堡等国家的水泥、磁性材料企业中的在线安装应用实例向与会者做了详细的介绍。据介绍，280台新帕泰克系统成功应用在水泥行业、220台成功应用在金属粉/NdFeB行业。　　德国新帕泰克有限公司苏州代表处区域经理 金哲先生　　金哲先生做了《关于粒度测试若干问题的澄清》的报告，在报告中金哲先生就粒度测试范围，单光源和多光源、平行光和收敛光、单镜头和多镜头、米氏计算模型和费氏计算模型的特点，粒度检测的准确性做了介绍。　　金哲先生指出激光衍射法的粒度测试范围为0.1μm至3mm，对于小于0.1μm的颗粒，应采用基于动态光散射的纳米激光粒度仪。多光源设计可能带来不同光源产生的衍射图形无法分辨、多光源的结果如何拟合、米氏参数如何选择等问题，在ISO13320中，对微米级激光粒度仪的推荐光路为单光源。平行光路设计光路系统精度最高，收敛光路虽然节省成本，但在该光路中大小相同的颗粒因位置不同，在探测器上的衍射图形就不重叠，因而被认为是不同大小的颗粒，测量误差一般大于10%。要获得高的测试精度和最高的测试分辨率就要根据被测物料的实际状态选择最合适的镜头。米氏理论的应用需要对物料的物性参数及颗粒形貌有严格的要求，所以只有在有精确的米氏参数且颗粒为球形、各项同性时，才使用米氏计算模型，一般都使用费氏模型。此外，在大多数情况下，粉体粒度事实上没有“真值”，所以也谈不上测量的“准确性”。与会人员合影　　报告会后，与会人员还就自己关心的问题同新帕泰克的工作人员进行了交流，新帕泰克工作人员对用户的问题进行了详细的解答，并对用户提供的样品进行现场测试。通过此次会议，大家对于新帕泰克粒度测试的基本知识、及新帕泰克公司在粒度测试领域的技术实力有了更深入的了解。

今年1月，三星电子在学术期刊 Nature 上发表了全球基于 MRAM（磁性随机存储器）的存内计算研究。存内计算由于毋需数据在存储器和处理器间移动，大大降低了 AI 计算的功耗，被视作边缘 AI 计算的一项前沿研究。三星电子的研究团队通过构建新的 MRAM 阵列结构，用基于 28 nm CMOS 工艺的 MRAM 阵列芯片运行了手写数字识别和人脸检测等 AI 算法，准确率分别为 98% 和 93%。研究人员表示，MRAM 芯片应用于 in-memory computing（内存内计算）电脑，十分适合进行神经网络运算等，因为这种计算架构与大脑神经元网络较为相似。 MRAM 器件在操作速度、耐用性和量产等方面具有优势，但其较低的电阻使 MRAM 存储器在传统的存内计算架构中无法达到低功耗要求。在本篇论文中，三星电子的研究人员构建了一种基于 MRAM 的新存内计算架构，了这一空白，这是MRAM研究的又一新突破。 近期，国内的众多课题组也在MRAM研究上取得了许多重量的工作。例如北航的赵巍胜课题组在2020年发表在APL上的——具有垂直各向异性的氦离子辐照W-CoFeB-MgO Hall bars中的自旋轨道矩(SOT)驱动的多层转换一文中，运用了特的氦离子辐照技术对W(4 nm)/CoFeB (0.6 nm)/MgO (2 nm)/Ta (3 nm)多层膜进行了结构的调控，通过对调控前后以及过程中磁学和电学性质变化的研究，表明这种使用离子辐照调控多层电阻的方法在实现神经形态和记忆电阻器件领域显示出巨大的潜力。图中Kerr 图像显示了 SOT 诱导的磁化转换过程中Hall bars电流的增加，白色虚线表示纵向电流线和横向电压线。红色方框对应于氦离子辐照区域。（ii） 和 （iv） 中的黄色箭头代表畴壁运动的方向。 离子辐照除了在MRAM研究领域小试牛刀外，在斯格明子的研究中也令人眼前一亮。 法国自旋电子中心(SPINTEC) 和法国Spin-Ion公司合作发表在NanoLetters上的一篇文章，题目为：氦离子辐照让磁性斯格明子“走上正轨”。文中指出，氦离子辐照可被用于在“赛道上”“创造”和“引导”斯格明子，文章证明了氦离子辐照带来的垂直磁各向异性和DMI的变小，可导致稳定的孤立斯格明子的形成。图中红色轨道尺寸为6000×150 nm2，间距为300 nm，用氦离子辐照的区域。图中显示了氦离子辐照的红色轨道区域不同磁场下的MFM图像。 以上两篇文章采用的离子辐照设备来自法国Spin-Ion公司。法国Spin-Ion公司于2017年成立，源自法国研究中心/巴黎-萨克雷大学的知名课题组。Spin-Ion公司采用Ravelosona博士的创新技术，在磁性材料的离子束工艺方面有20年的经验，拥有4项和40多篇发表文章。Spin-Ion公司推出的产品——可用于多种磁性研究的离子辐照磁性精细调控系统Helium-S，可通过紧凑和快速的氦离子束设备控制原子间的位移。该设备使用特有的离子束技术在原子尺度上加工材料，可通过离子束工艺来调控薄膜和异质结构。目前全球已有20多家科研和工业的用户以及合作伙伴使用该技术。2020年Spin-Ion公司在中国也已安装了套系统，Helium-S有的技术能力正吸引来自相关科研圈和工业领域越来越多的关注。 产品主要应用领域：磁性随机存储器(MRAM)：自旋转移矩磁性随机存储(STT-MRAM), 自旋轨道矩磁性随机存储(SOT-MRAM), 磁畴壁磁性随机存储(DW-MRAM)等自旋电子学：斯格明子，磁性隧道结，磁传感器等磁学相关：磁性氧化物，多铁性材料等其他：薄膜改性，芯片加工，仿神经器件，逻辑器件等 产品特点：● 可通过紧凑和快速的氦离子束设备控制原子间的位移，通过氦离子辐照可调控磁性薄膜或晶圆的磁学性质。● 可提供能量范围为1-30 keV的He+离子束● 采用创新的电子回旋共振（ECR）离子源● 可对25毫米的试样进行快速的均匀辐照（如几分钟）● 超紧凑的设计，节省实验空间● 也与现有的超高真空设备互联 测试数据：调控界面各向异性性质和DMI 低电流诱发的SOT转换获取 控制斯格明子和磁畴壁的动态变化 用户单位 已经购买该设备的国内外用户单位：University of California San Diego (USA)University of California Davis (USA)New York University (USA)Georgetown University (USA)Northwestern University (USA)University of Lorraine (France)SPINTEC Grenoble (France)University of Cambridge (UK)University of Manchester (UK)Beihang University (China)Nanyang Technological University and A*STAR (Singapore)University of Gothenburg (Sweden)Western Digital (USA)IBM (USA)Singulus Technologies (Germany) 文章列表：[1]. Tailoring magnetism by light-ion irradiation, J Fassbender, D Ravelosona, Y Samson, Journal of Physics D: Applied Physics 37 (2004)[2]. Ordering intermetallic alloys by ion irradiation: A way to tailor magnetic media, H Bernas & D Ravelosona, Physical review letters 91, 077203 (2003)[3]. Influence of ion irradiation on switching field and switching field distribution in arrays of Co/Pd-based bit pattern media, T Hauet & D Ravelosona, Applied Physics Letters 98, 172506 (2011)[4]. Ferromagnetic resonance study of Co/Pd/Co/Ni multilayers with perpendicular anisotropy irradiated with helium ions, J-M.Beaujour & A.D. Kent & D.Ravelosona &E.Fullerton, Journal of Applied Physics 109, 033917 (2011)[5]. Irradiation-induced tailoring of the magnetism of CoFeB/MgO ultrathin films, T Devolder & D Ravelosona, Journal of Applied Physics 113, 203912 (2013)[6]. Controlling magnetic domain wall motion in the creep regime in He-irradiated CoFeB/MgO films with perpendicular anisotropy, L.Herrera Diez & D.Ravelosona, Applied Physics Letter 107, 032401 (2015)[7]. Measuring the Magnetic Moment Density in Patterned Ultrathin Ferromagnets with Submicrometer Resolution, T.Hingant & D.Ravelosona & V.Jacques, Physical Review Applied 4, 014003 (2015)[8]. Suppression of all-optical switching in He+ irradiated Co/Pt multilayers: influence of the domain-wall energy, M El Hadri & S Mangin & D Ravelosona, J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 215004 (2018)[9]. Tuning the magnetodynamic properties of all-perpendicular spin valves using He+ irradiation, Sheng Jiang & D.Ravelosona & J.Akerman, AIP Advances 8, 065309 (2018)[10]. Enhancement of the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and domain wall velocity through interface intermixing in Ta/CoFeB/MgO, L Herrera Diez & D Ravelosona, Physical Review B 99, 054431 (2019)[11]. Enhancing domain wall velocity through interface intermixing in W-CoFeB-MgO films with perpendicular anisotropy, X Zhao & W.Zhao & D Ravelosona, Applied Physics Letter 115, 122404 (2019)[12]. Controlling magnetism by interface engineering, L Herrera Diez & D Ravelosona, Book Magnetic Nano- and Microwires 2nd Edition, Elsevier (2020)[13]. Reduced spin torque nano-oscillator linewidth using He+ irradiation, S Jiang & D Ravelosona & J Akerman, Appl. Phys. Lett. 116, 072403 (2020)[14]. Spin–orbit torque driven multi-level switching in He+ irradiated W–CoFeB–MgO Hall bars with perpendicular anisotropy, X.Zhao & M.Klaui & W.Zhao & D.Ravelosona, Appl. Phys. Lett 116, 242401 (2020)[15]. Magnetic field frustration of the metal-insulator transition in V2O3, J.Trastoy & D.Ravelosona & Y.Schuller, Physical Review B 101, 245109 (2020)[16]. Tailoring interfacial effect in multilayers with Dzyaloshinskii–Moriya interaction by helium ion irradiation, A.Sud & D.Ravelosona &M.Cubukcu, Scientific report 11, 23626 (2021)[17]. Ion irradiation and implantation modifications of magneto-ionically induced exchange bias in Gd/NiCoO, Christopher J. Jensen & Dafiné Ravelosona, Kai Liu, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 540, 168479 (2021)[18]. Helium Ions Put Magnetic Skyrmions on the Track, R.Juge & D.Ravelosona & O.Boulle, Nano Lett. 2021 Apr 14 21(7):2989-2996 参考文献：[1]. Nature 601, 211-216（2022）[2]. Appl. Phys. Lett 116, 242401 (2020)[3]. Nano Lett. 2021 Apr 14 21(7):2989-2996

美国麻省理工学院物理学家在单原子薄材料中发现了一种奇异的“多铁性”状态。他们的观察首次证实了多铁性可存在于完美的二维材料中。发表在最新一期《自然》杂志上的这一发现，为开发更小、更快、更高效的数据存储设备铺平了道路，这些设备由超薄的多铁性比特和其他新的纳米级结构组成。　　研究作者、麻省理工学院物理学教授努格迪克称，二维材料就像乐高积木，不同组合会出现百变形状。“现在我们有了一个新的乐高积木：单层多铁体，它可与其他材料堆叠在一起，诱导出有趣的特性。”　　实验证实，碘化镍在其二维形式中是多铁性的。更重要的是，这项研究首次证明了多铁有序可存在于二维中，这是构建纳米级多铁存储位的理想维度。　　在材料科学中，“多铁性”指的是材料电子中任何属性在外场下的集体转换，如它们的电荷或磁自旋方向。材料可以表现为几种铁性状态中的一种。例如，铁磁材料是电子自旋集体沿着磁场方向排列的材料，就像向日葵向着太阳转一样。同样地，铁电材料由自动与电场对齐的电子电荷组成。　　在大多数情况下，材料要么是铁电性的，要么是铁磁性的。它们很少能同时体现这两种状态。“这种组合非常罕见，”研究作者之一里卡多科明教授说。“即使对整个元素周期表都不加限制，也不会有太多这样的多铁材料生产出来。”　　但最近几年，科学家们在实验室里以奇特的耦合方式合成了表现出多铁性的材料，既表现为铁电体，又表现为铁磁体。电子的磁自旋不仅可受磁场影响，还可受电场影响。　　这种耦合的多铁性状态令研究人员十分兴奋，因为它具有开发磁性数据存储设备的潜力。在传统的磁性硬盘驱动器中，数据被写入快速旋转的磁盘上，磁盘上刻有微小的磁性材料域。悬浮在磁盘上的一个小尖端会产生一个磁场，它可以共同将域的电子自旋切换到一个方向或另一个方向，以表示编码数据的基本“位”——“0”或“1”。　　尖端的磁场通常是由电流产生的，这需要大量的能量，其中一些能量可能会以热的形式损失。除了硬盘过热外，电流产生磁场和切换磁位的速度也有限制。科明和努格迪克等物理学家认为，如果这些磁性比特可由多铁性材料制成，它们就可使用更快、更节能的电场而不是电流感应磁场来切换。如果使用电场，写入比特的过程将会快得多，因为在电路中可在几分之一纳秒内产生场，这可能比使用电流快数百倍。

存算一体及人工智能神经网络芯片采用非冯诺依曼架构体系，可大降低数据的访问延迟和传输能耗，提升计算速度。SOT-MRAM以其高速、高耐久度等优点，在此类应用中将发挥巨大的优势。当前，存算一体和人工智能神经网络芯片领域亟需一种全线性的多态存储器件（图1b），以便为人工智能神经网络的神经元、突触、存内计算等提供硬件支撑。但现有的SOT多态磁性存储器件及其他类型的存储器件大都是非全线性的（图1a），其输入-输出曲线的部分区域为线性，其他部分为非线性区，要使器件工作在线性区需要额外的时间、能耗和电路开销，阻碍了其在高速、低功耗和高集成密度的存算一体及人工智能神经网络芯片方面的应用[1]。图1、（a）目前的多态存储器件，（b）理想的全线性存储器件，（c）目前电流磁化翻转曲线，（d）通过调节DMI和交换耦合实现的线性磁化翻转曲线。 今年5月，微电子所杨美音副研究员和博士研究生李彦如为共同作者，微电子所先导中心罗军研究员和半导体所王开友研究员为通讯作者，在Physical Review Applied期刊上发表了题为“All-linear multistate magnetic switching induced by electrical current”的学术论文[2]，该团队合作研制出全线性的电流诱导多态自旋轨道矩（SOT）磁性存储器件，并实现了低能耗、可编辑的突触功能，对基于SOT-MRAM的低功耗存算一体逻辑和神经形态计算提供了一种新方法。图2、（a）离子注入引起的全线性磁化翻转，（b）局域离子注入注入实现的可编译的突触功能。 为了获得全线性的多态磁性存储器件，该团队在理论上模拟调节磁性材料中的“DMI效应”和“交换耦合效应”的比例，发现可将非全线性的磁化翻转曲线调控成全线性的磁化翻转曲线（图1c，d）。该理论预测的结果获得了实验验证。该团队在本次工作创新的采用离子注入工艺，成功调节了普通磁性材料中“DMI效应”和“交换耦合效应”的比例，实现了SOT磁性存储器件的全线性磁化翻转（图2a）。同时，通过局域的离子注入，实现了无外场的线性多态存储和突触功能。该突触可在同一超低电流脉冲下实现兴奋和抑制功能，并具备可编译特性。图3 面内场Hx下垂直磁场脉冲作用的磁畴壁运动速度。样品(a) S1, (b) S2, 和 (c) S3. 插图分别是面内场Hx（负、零和正）下的磁畴壁运动的轨迹。(d) 测量的A和D值。本项工作中样品的磁动力学过程观测，磁畴壁运动速度和DMI作用测量的工作由北京航空航天大学张学莹老师组合作提供（如图3），此系列测量表征工作利用了北航-致真团队自主研制的多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统，该系统除了能够获得高分辨率的动态磁畴观测外，在磁性薄膜材料和自旋电子器件动力学分析领域也有着突出的优势，它自带了磁场探针台，能够让用户利用软件定义电、磁等多种想要的波形，在进行电输运测量的同时，观察器件磁畴的变化，一键触发后，在样品上同步施加垂直/面内磁场、电流脉冲、微波信号，并同步采集克尔图像信息，能够直观、高效、无损地测量多种参数，包括饱和磁化强度、各向异性强度、海森堡交换作用强度和DMI强度等，是传统的磁光克尔显微镜所不具备的。 图4 多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统 产品基本参数：☛ 向和纵向克尔成像分辨率可达300 nm；☛ 配置二维磁场探针台，面内磁场高达1 T，垂直磁场高达0.3 T（配置磁场增强模块后可达1.5 T）；☛ 快速磁场选件磁场反应速度可达1 μs；☛ 可根据需要选配直流/ 高频探针座及探针；☛ 可选配二次谐波、铁磁共振等输运测试；☛ 配置智能控制和图像处理系统，可同时施加面内磁场、垂直磁场和电学信号同步观测磁畴翻转；☛ 4K~800K，80K~500K 变温选件可选。 参考信息：[1] http://www.ime.ac.cn/zhxx/zhxw/202105/t20210521_6036245.html[2] M Yang et al., PHYSICAL REVIEW APPLIED 15, 054013 (2021)

美国仁斯里尔工业学院12月8日宣布，研究人员成功地将直径为1纳米至10纳米的钴纳米结构团镶嵌于多层碳纳米管中，开发出了一种检测纳米材料磁性特征的新方法。　　在经过一系列实验之后，研究人员最终确定，他们获得的由钴纳米材料和碳纳米管组成的混合结构具有足够的导电性灵敏度，可用来探测钴纳米结构这样微小的磁性材料的磁行为。据悉，这是研究人员首次展示利用独立的碳纳米管实现探测微小磁性材料磁场的技术。相关报道刊登在新出版的《纳米快报》上。　　当人们常见的材料小到纳米级时，它们展示出了有趣和有用的新特征。纳米技术面临的一个重要的挑战就是要了解这些新特征，即特性的变化。磁性材料的磁性变化同材料本身的尺寸大小变化密切相关，过去纳米材料磁性变化的难以测量影响了人们对该课题的深入研究。　　“由于在我们的混合材料中，钴纳米结构团是镶嵌在碳纳米管中而不是在其表面上，因此它们不会引起电子散射，从而不会影响碳纳米管宿主的传导特性。”仁斯里尔工业学院物理、应用物理和天文系助理教授兼研究带头人斯瓦斯迪克卡尔表示，“从根本上讲，这种混合纳米结构属于一类新的磁性材料。”　　同系副教授萨偌吉纳亚克认为，这种新的混合纳米结构不仅为基础和应用物理研究开创了新方法，而且还有望帮助人们利用磁性自由度，为增加碳纳米管电学功能铺平道路。该混合结构的潜在应用包括新型纳米级导电传感器、新的电子存储器件、自旋电子器件和人体定向药物微型输送器组件等。

Digipol-D50密度计提高效率创新点： 1：自动化集成，实现一键测定功能； 2：内置帕尔贴控温，提高精度和稳定性； 3：高清视频避免气泡影响； 4: 可通过打印机直接打印数据； 5: 符合21CFR Part 11、审计追踪、药典及电子签名。 Digipol-D50全自动密度计采用U型管振荡法原理，完美结合Peltier精确控温技术和高清视频摄像技术，不但为用户提供准确、稳定、可靠的测试结果，还为用户带来高效便捷的测试感受。高清视频可方便看到样品中是否有气泡影响，采用脉冲激发，高精度检测技术，方便用户准确快速测得样品密度及密度相关参数。使用领域： 密度计在化工、石化、食品、医药研究中据有重要地位，是食品、药品、香料、日化、石油及其他液体样品测试的必备仪器。主要技术指标： 测量范围：0 g/cm3 至 3 g/cm3分辨率 ：±0.00001g/cm3重复性 ：±0.0001g/cm3准确度 ：±0.0003g/cm3进样方式 ：全自动（兼容手动）是否带视频：是控温方式 ：帕尔贴控温控温范围 ：5℃－45℃控温稳定度：±0.02℃显示方式 ：10.4寸FTF彩色触摸彩屏数据存储 ：16G输出方式：USB,RS232，RJ45，SD卡，U盘 用户管理：有/三级权限管理审计追踪：有电子签名：有自定义方法库：有导出文件验证高等级防护MD5：有WIFI打印：有多种文件格式导出:PDF和Excel尺 寸：480 mm x 320 mm x 200 mm（长 *宽*高）重 量：8kg电 源：110V-230V 50HZ/60HZ创新点：1：自动化集成，实现一键测定功能； 2：内置帕尔贴控温，提高精度和稳定性； 3：高清视频避免气泡影响； 4: 可通过打印机直接打印数据； 5: 符合21CFR Part 11、审计追踪、药典及电子签名。密度计 密度仪 U型密度仪Digipol-D50

从河流到湖泊，从大江到海洋，有着“白色污染”之称的塑料垃圾对人们的生活环境造成了严重的污染，而微纳尺度的塑料作为一种新兴的污染物更是对环境和人体健康具有潜在的危险性。面对这些潜在威胁，开发出高效去除水环境中微纳塑料的技术迫在眉睫。广西科学院生态环境研究所环境新型污染物综合治理与生态修复创新团队李婉赫研究实习员、黄慨研究员、王俊教授等开发了一种新型磁性材料，可对水环境中的微纳塑料进行快速去除，该项研究成果近日发表在国际期刊《整体环境科学》上。“团队开发的这种新型磁性材料主要针对安全饮水领域，尤其是纳米级塑料颗粒的处理。”黄慨说。新型磁性材料具有亲水和疏水特性作为一种人造材料，塑料被广泛应用于国民经济各个行业，在工业、农业、交通运输等多个领域发挥着不可替代的作用，但也带来了严重的环境问题。“微纳塑料在水生环境中广泛分布已是不争的事实，它会对人类健康构成潜在威胁。”黄慨表示，由于微纳塑料体积小，很容易被水生生物吸收，最终进入食物链而对终端消费者人类产生危害。同时微塑料在水中还会从周围环境中吸附其他有毒污染物（比如重金属和永久性有毒物质），这会造成微纳塑料的毒性成几何倍数放大。因此，如何解决水环境微塑料的污染问题，探索有效去除水中微塑料的策略势在必行。“塑料颗粒纳米化后，其在水体中的分散作用更强，疏水性变弱，常规的吸附材料难以在水体中有效地吸附纳米级塑料颗粒。”黄慨说。为此，团队设计并研制了一种具亲水和疏水特性的双亲性吸附材料，该材料既能在水体自由分散又能寻找并吸附塑料微粒，从而实现高效去除和实现生态环境修复的目标。李婉赫介绍，双亲性磁性材料是一种具有化学不对称性的磁性粒子，其表面具有两种或两种以上性质相反的化合物。这种不对称赋予了粒子独特的特性，使材料表面同时具备亲水/疏水、极性/非极性等特点。双亲性磁性janus粒子结构示意图，表明它具有两种亲水疏水基团结构。受访者供图“团队开发的这种新型双亲性磁性材料，以磁性微球为原料，通过皮克林乳液定向控制和磷酸基高分子定向表面修饰，得到的一种单侧花状结构的双亲性磁性粒子。这种粒子具有适宜的电动电势（Zeta电位）和接触角，亲水侧有利于在水环境中充分分散与其他粒子接触，疏水侧则表现出较强的吸附带负电荷塑料粒子的能力。在磁场中，这种双亲性磁性粒子能够实现快速分离，从而完成对水环境中微米级/纳米级塑料微粒的富集与分离。”李婉赫说。未来能广泛应用于水环境中的吸附治理与其他吸附材料相比，此次合成的这种新型磁性材料用于吸附微纳塑料有何优势？“这种新型磁性材料的优势在于对低浓度高度纳米化的微纳塑料具有更显著的吸附能力，亲水侧有利于充分分散接触，疏水侧有利于吸附目标物，在磁场作用下能快速聚集分离。目前从吸附动力学和热力学研究上看，它吸附聚苯乙烯（PS）微粒的吸附速率为每分钟0.759，吸附容量达到每克能吸附2.72克聚苯乙烯微粒，而它吸附聚乙烯（PE）微粒的吸附速率为每分钟0.539，吸附容量达到每克吸附2.42克聚乙烯微粒，这些吸附能力数据比非双亲性吸附材料都要高，因此它在处理聚苯乙烯和聚乙烯两种微纳塑料方面具有更强的竞争优势。”李婉赫说。作为该团队的最新研究成果，该新型双亲性磁性材料在许多领域具有实用价值。“我们开发的新型双亲性磁性材料，不仅可以应用于水环境中微纳塑料颗粒的吸附治理，未来也能应用于水环境中抗生素和其他永久性有机污染物的吸附治理，团队正逐步对相关应用领域开展研究工作。”黄慨说。该团队经过研究还发现，此次研究开发的新型吸附材料，对聚苯乙烯和聚乙烯两类带负电荷塑料微粒表现出强的吸附效果，而对于其他带正电荷塑料微粒的吸附效果不明显，比如吸附带正电荷（MR）的能力就很弱。“相关的甄别研究工作是下一步研究的重点。”黄慨表示，未来，团队将会设计强化亲水侧作用的吸附材料，同时完善材料甄别更多目标物的吸附能力，掌握更丰富的吸附数据，构建各类型塑料微粒的吸附数据库。同时团队与自来水厂合作开展集成设计去除塑料微粒的装置模块，为今后大规模工程化应用研究提供基础数据。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "据悉，近年来，二维磁性材料在国际上成为备受关注的研究热点。它们能将自发磁化保持到单原胞层厚度，为人们理解和调控低维磁性提供了新的研究平台，也为二维磁性与自旋电子学器件的研发开辟了新的方向，在新型光电器件、自旋电子学器件等方面有着重要应用价值。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "尽管二维磁性材料的铁磁性质已有研究，但反铁磁态由于不具有宏观磁化，材料体系整体对外不表现出磁性，加之样品既薄又小，其实验研究是领域内的一大难题。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "针对这一问题，近日，复旦大学物理系吴施伟课题组与华盛顿大学许晓栋课题组合作，在二维磁性材料双层三碘化铬中观测到源于层间反铁磁结构的非互易二次谐波非线性光学响应，并揭示了三碘化铬中层间反铁磁耦合与范德瓦尔斯堆叠结构的关联。北京时间8月1日凌晨，相关研究成果以《反铁磁双层三碘化铬中巨大的非互易二次谐波产生》（“Giant nonreciprocal second harmonic generation from antiferromagnetic bilayer CrI3”）为题发表于《自然》（Nature）杂志。/span/pp style="text-align: center text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 273px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4ab2a45d-ae2c-44ff-a0d7-2d4959a3a9a0.jpg" title="caef76094b36acaf4a6e7356761eb51503e99cde.jpeg" alt="caef76094b36acaf4a6e7356761eb51503e99cde.jpeg" width="400" height="273" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-indent: 2em text-align: center "span style="font-family: " times new roman" font-size: 14px "双层三碘化铬 图片来自复旦大学物理系网站/span/pp style="text-align: justify "strongspan style="font-family: " times new roman" "将经典方法引入新领域 开辟广阔研究空间/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "研究工作中观测到的由层间反铁磁诱导的二次谐波响应让团队成员们非常兴奋，因为他们知道，这在二维材料的研究和非线性光学领域都具有重要的意义。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "“意义首先在于其独特性。”吴施伟介绍，迄今为止二维材料领域所研究的二次谐波大多由晶格结构的对称破缺引起。“对称破缺也就是破坏对称性，例如人的左右手原本是镜面对称的，如果一只手指受伤，那么镜面对称就破缺了。”而这种由磁结构产生的非互易二次谐波和前者有本质区别，从原理上就十分新颖。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "反铁磁材料由于没有宏观的磁矩，对外部的物理激励一般难以产生宏观的可测量的响应，对仅有几个原子层厚的二维反铁磁材料往往无能为力。“过去这个问题就像是灯光照不到的地方，一片黑暗无从下手。然而就是这样的一种‘暗’状态，现在能通过二次谐波的方式变‘亮’。这也是将一种经典的方法引入一个新领域的美妙所在。”吴施伟对此颇有感触。这种二次谐波过程对材料磁结构的对称性高度敏感，为二维磁性材料的研究开辟了广阔的研究空间。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "研究团队同时发现，双层反铁磁三碘化铬的二次谐波信号相比于过去已知的磁致二次谐波信号（例如氧化铬Cr2O3），在响应系数上有三个以上数量级的提升，比常规铁磁界面产生的二次谐波更是高出十个数量级。利用这一强烈的二次谐波信号，团队得以揭示双层三碘化铬的原胞层堆叠结构的对称性。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "吴施伟介绍，体材三碘化铬在高温下属于单斜（monoclinic）晶系，在低温下发生结构相变而变为菱形（rhombohedral）晶系，两者的差别在于范德瓦尔斯作用（一种原子或分子之间的相互作用力，相比于化学键的相互作用，范德瓦尔斯相互作用弱得多）的层间平移。但在寡层极限下，低温下的晶格堆叠结构还存在着争议。团队在实验中使用一束偏振光测量了材料在空间不同方向的极化，通过测量偏振极化的二次谐波信号，发现它与单斜晶格的堆叠结构都具备镜面对称性，这与国际上新近发表的理论计算结果一致，为研究二维材料层间堆叠结构与层间铁磁、反铁磁耦合的关联提供了新的实验证据和研究手段。/span/pp style="text-align: justify "strongspan style="font-family: " times new roman" "创新研发实验系统 实现基础研究突破/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "研究团队在实验中探测的反铁磁材料仅有两个原胞层厚度（厚度在2nm以下），而在此条件下，中子散射等测量手段很难奏效。针对这一问题，团队基于过去多年在二维材料非线性光学研究领域的积累，运用了光学二次谐波这一方法来探测二维磁性材料的磁结构与相关特性。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "光学二次谐波过程对体系的对称性高度敏感，光学二次谐波的探测方法从体系的对称性入手，能够灵敏地探测体系的反铁磁性。与通常探测磁性的实验手段不同，它不依赖于材料的宏观磁性，而取决于微观磁结构造成的对称破缺。双层三碘化铬在反铁磁态下，其磁结构不但打破了时间反演对称性，也同时打破了空间反演对称性，由此产生强烈的非互易二次谐波响应。当体系升至转变温度以上、或施加面外磁场拉为铁磁态后，磁结构的对称性却发生了改变，这一二次谐波信号也随之消失。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "自2017年至今，两年的协力共进浇灌出如今的成果。团队首先利用实验室已有的无液氦可变温显微光学扫描成像系统进行了初步测量，但由于该系统没有磁场，很多关键的实验测量受到了限制。为解决这一问题，课题组成员攻坚克难，利用一套无液氦室温孔超导磁体，自主研发搭建了一套无液氦可变温强磁场显微光学扫描成像系统，并借助新系统实现强磁场下的光学测量，完成了关键数据的探测。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "据了解，该研究工作的合作团队还包括香港大学教授姚望、卡耐基梅隆大学教授肖笛、华盛顿大学教授曹霆、美国橡树岭国家实验室研究员Michael McGuire，以及我系教授刘韡韬、陈张海、高春雷等。吴施伟和许晓栋为文章的通讯作者，我系博士研究生孙泽元和易扬帆为共同第一作者。研究工作得到自然科学基金委、科技部重大研究计划和重点研发专项计划等项目经费的支持。/span/ppbr//p

新闻快讯—仪电物光密度仪获CISILE2021自主创新金奖由中国仪器仪表行业协会组织的“CISILE2021科仪展自主创新金奖”评选活动，经过了长达数月的遴选和评审后，获奖名单于2021年5月10日在北京国家会议中心正式公布。 CISILE每年从参展的数百家企业中横向评比数以千计的科学仪器设备，并从中遴选出性能优异的或极具创新的自主研发制造的科学仪器设备，并颁发“CISILE科仪展自主创新奖金奖”。上海仪电物理光学仪器有限公司生产的自动密度仪WMD-330入选并成功获奖。仪电物光WMD-330自动密度仪采用U型振荡法原理检测液体密度，仪器具有测量精度高、样品消耗量少、自动测量、测试速度快、示值重复性好等特点。中国仪器仪表行业协会评议专家组成员，一致认为仪电物光推出的这款仪器，技术参数和产品性能与国际接轨，体现了国内分析仪器企业强大的科技研发和自主创新的能力，产品获得了评审专家组的一致好评。 当前，国内自动密度仪（数字式密度计）的市场供应，绝大部分被国外几家大型的仪器生产商垄断。上海仪电物光作为自动密度仪国产化的引领者，有责任和义务将这个具备良好经济效益和社会效益的产品更好的推向市场，提升国产科学仪器的技术水平。

在全球半导体产业高速发展的今天，中国正以其前瞻性的战略布局和政策支持，推动国内半导体行业的跨越式发展。随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展，我国对半导体器件的需求日益增长，对器件可靠性与性能指标的要求也越发严格。晶圆测试:质量与效率的保障 晶圆测试是半导体制造过程中不可或缺的一步，它能够确保芯片在制造过程中的每一个阶段都能达到设计规格和性能要求。自动化和高精度的测试设备可以显著提高测试速度，缩短生产周期；通过精确检测，确保每一片晶圆的可靠性和一致性，降低不良品率；有效的测试可以减少返工和废品，从而降低生产成本。 在晶圆测试中，磁性器件需要在磁场扫描下测试，而传统的设备和方法较为耗时，会增加芯片的制造成本。在晶圆上方以高扫速改变磁场是工业化大批量生产正面临的挑战，今天要为大家介绍的Hprobe 磁性自动测试设备，其专利的磁场发生器技术，可以完美应对这项挑战。Hprobe 磁性自动测试设备 Hprobe 磁性自动测试设备是通过实现每个器件的快速测试时间，以更高的通量对晶圆在磁场下进行电探测。其专利技术3D磁场发生器和Hcoil-2T磁场发生器，能够满足大规模生产中对晶圆级电子探测的要求，独特设计的磁场发生器通过电源供电和空气冷却，不需要复杂的液体冷却。快速：更高的磁扫率，每秒高达10000件样品，实现高通量测试，并与批量生产的测试时间相匹配。灵活：具有独立可控空间轴的三维磁场，用于垂直和平面磁场的任意组合。强大：单一方向的超高强度磁场，结合更快的扫描速度，可在20微秒内达到2特斯拉。 Hprobe 磁性自动测试设备使用100-300mm自动晶圆探针台。集成了磁场发生器的测试头被置于晶圆探针台上。测试设备与以下自动探针台兼容：TEL (Tokyo Electron Limited)、ACCRETECH、Electroglas。技术原理 1、三维磁场发生器：三维磁场发生器能够产生三维磁场，其中每个空间轴可被独立驱动。该发生器具有多种组态，可在特定的1D、2D或3D方向上更大化磁场强度或表面覆盖。磁场的扫描速率在场强和角度上是可控的，扫描速率可达每秒10000件样品。 2、Hcoil-2T 磁场发生器：Hcoil-2T 磁场发生器是一种创新性的超紧凑型技术，能够以更快的扫描速度在单一方向产生超强磁场。利用这项技术，可以在不到20微秒的时间内达到±2特斯拉磁场。主要特点平面内和垂直方向的高磁场强度磁场的三维控制场强和角度扫描（旋转场）嵌入式校准传感器自动化测试程序MRAM参数提取软件可用于100至300 mm晶圆与标准探针卡兼容完整且可定制的软件，可创建测试序列和自动探测空气冷却测试设备1、测试头：磁场发生器集成在测试头中，后者被安装在自动晶圆探针台上，与单个直流或射频探针和探针卡兼容。 2、仪表架：测试设备使用高端控制和传感设备。测试设备的仪器组态可以按照用户需求而配置。3、磁场校准套件：磁场发生器配有磁场校准组件，由三维磁传感器和自动定位系统组成，用于在与被测设备完全相同的位置校准磁场。 4、软件：带图形用户界面GUI（graphical user interface）的软件，用于磁场的生成、校准，以及MRAM和磁传感器的自动化电测量。软件还包括晶圆厂自动化和生产控制功能。IBEX平台（用于MRAM测试） IBEX平台与200毫米和300毫米自动晶圆探针台兼容，专用于测试MRAM磁性隧道结，以及基于自旋转移矩（STT-MRAM）、自旋轨道矩（SOT-MRAM）和电压控制（VC-MRAM）技术的位单元。该系统能够在快速可变磁场和超窄脉冲信号下进行高通量测试。1、IBEX-P MRAM参数测试 IBEX-P系统以单通道或多通道配置运行，测试结构中包含过程控制和监控（PCM），因而可用于晶圆验收测试（WAT）时生产产量的统计过程控制（SPC）。 IBEX使用Hprobe的带有图形用户界面的专用一站式软件，既可在研发环节中手动操作，又可在全自动晶圆厂中自动操作。该软件包括专用于MRAM器件的更优化生产测试程序。 该系统采用Hprobe的磁场发生器专利技术，将磁场发生器集成到测试头中，后者安装在晶圆探针台上。 该测试设备由精选高端仪器驱动， 从而以更快的测试时间来表征MRAM磁性隧道结或位单元。涉及的仪器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。2、IBEX-F功能测试 IBEX-F系统专用于测试位阵列和片上系统（SoC）嵌入式MRAM存储器。 测试系统以单点或多点配置运行，用于MRAM阵列的表征和测试。其目的是进行产品开发、验证和鉴定，并转入生产。它还可用于嵌入式MRAM器件的大规模生产环境，在后端（BEOL）过程中进行芯片探测（CP）的筛选和分级。 该测试设备由精选高端仪器驱动，从而以更快的测试时间来表征MRAM磁隧道结或位单元。涉及的仪器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。关于MRAM 测试 与传统采用电荷存储数据的半导体存储器不同，MRAM（磁阻随机存取存储器）是一种非易失性存储器，使用磁化（例如电子自旋）方向来存储数据位。 与现有的半导体技术相比，MRAM具有许多优点，因为它本质上是非易失性的（例如，当电源切断时能够保存数据），同时还表现出非常好的耐久性（例如读/写周期数）和较低的运行功率。全新一代的MRAM为pSTT-MRAM（垂直自旋转移矩随机存取存储器），已被业界选择取代28/22nm以下技术节点的嵌入式闪存，目前各大半导体代工厂均可提供该产品。LINX 平台（用于传感器测试） LINX平台与200mm和300mm自动晶圆探针台兼容，用于测试基于xMR（磁阻）和霍尔效应技术的磁性传感器。该系统能够在静态和快速变化的磁场下进行测试，磁场在空间任何方向可控。LINX-1–磁性传感器测试仪 LINX-1测试仪专用于磁性传感器芯片的晶圆级分选。 该产品使用Hprobes的带有图形用户界面的专用一站式软件，以单通道或多通道配置来生成和校准磁场，包括静态或动态模式下优化的磁场生成模式。该系统具有可编程功能，可与用户的测试平台集成。 LINX-1采用Hprobe专有的磁场发生器技术，与3轴自动化测试头集成。它可以使用手动或自动加载的探针卡进行操作。 磁场的产生由高性能仪器驱动，以实现稳定的静态磁场或高扫描率的可变场。 仪器组包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。关于传感器测试 磁性传感器检测由磁铁或电流产生的磁场和地磁场的强度。它们将磁场或磁编码信息转换成电信号，供电子电路处理。磁性传感器正变得越来越流行，因为它们可以用于多种应用场合，如传感位置、速度或运动方向。磁性传感器有以下几种类型： 霍尔效应传感器 霍尔效应传感器由半导体衬底上的条形载流导体构成，当置于磁通量中时，通过霍尔效应产生垂直于电流方向的电压。霍尔效应传感器被广泛应用于汽车和工业领域。AMR传感器 各向异性磁阻（AMR）传感器由条形或带状磁性各向异性材料组成，其等效电阻与磁化方向和导电方向的夹角有关。与其他磁电阻传感器相比，AMR传感器具有相对较低的磁电阻（MR）率。它们被用于工业、商业和空间技术，作为位移或角度传感器以及地磁场传感器。GMR传感器 巨磁阻（GMR）传感器具有三明治结构，由被界面导电层隔开的磁性薄膜组成。该传感器有两种电阻状态：当两个磁性层磁化方向平行时，器件为低阻态；而当两个磁性层磁化方向相反时，器件为高阻态。GMR传感器是一种温度稳定性好的精密磁场传感器。它们已被广泛应用于硬盘驱动器（HDD）行业以及工业应用中。TMR传感器 隧道磁阻（TMR）传感器由被隧穿势垒层分离的铁磁多层膜组成。TMR器件的电阻与两铁磁层磁化方向的夹角有关。与其它种类的磁场传感器相比，TMR传感器具有更好的信噪比、更高的精度、以及更低的功耗。TMR传感器在温度和寿命方面具有可靠稳定的性能。因此，TMR传感器在要求苛刻的应用中是首选。 关于Hprobe 法国Hprobe公司成立于2017年，总部位于具有“法国硅谷”的美誉格勒诺布尔，是SPINTEC（全球领先的自旋电子学研究实验室之一）的一家衍生公司。 法国Hprobe基于独有的三维磁场发生器等专利技术，致力于为磁性器件和传感器的晶圆级表征和测试提供系统解决方案。目前产品提供的服务内容涵盖磁技术开发所有阶段，能针对性的为MRAM（STT、SOT、VCMA）和磁性传感器（TMR、GMR等）进行表征和测试提供专用设备和服务。 依托投资方的自身优势，普瑞亿科半导体事业部聚焦国内半导体产业工艺发展，与Hprobe协力打造国内领先的晶圆级表征和测试系统解决方案，致力于为中国半导体行业客户提供研究级和生产级的MRAM和磁检测解决方案和服务支持。

X P S为了提高XPS的检测灵敏度，高端的XPS往往会采用磁透镜技术来增加XPS的光电子的采集效率。但是如果样品本身具有磁性，磁性样品的磁场就会与磁透镜发生相互作用，干扰光电子的收集，因此也可关闭磁透镜，仅使用静电透镜模式进行XPS分析。但什么样品才是XPS测试中需要注意的磁性样品呢？首先我们需要了解一下磁性样品的分类。 磁性样品分类 在XPS测试中所指的磁性样品通常是指永磁材料，而对于软磁材料我们只需要注意样品的固定即可正常测试。在这里分享一个简单的方法判断测试的样品是不是永磁体？ 注意！一定要用没有磁性的软磁材料（曲别针、大头针），不可以用永磁体！！！ 永磁材料的XPS测试对于永磁材料，由于本身具有磁场，因此永磁材料在磁透镜中的情况存在如下情况 （a）永磁体材料的磁场方向与磁透镜一致，对光电子的收集有增强作用（b）永磁体材料的磁场方向与磁透镜相反，对光电子的收集有减弱的作用（c） 永磁体的杂散磁场将导致光电子的运动轨迹发生偏转，散焦而XPS不开启磁透镜，只使用静电透镜模式，测试时光电子的运动轨迹则是受样品本身的磁场情况影响，可能会使光电子的信号减弱。静电透镜模式测试时，不改变光电子的出射方向，因此测试的灵敏度较低。而岛津XPS具有最高600W的X射线源，可以弥补静电透镜下灵敏度的不足，获得信噪比极佳的测试结果。上海交通大学使用岛津XPS完成了镝代钕铁硼的XPS表征工作。使用静电透镜模式，成功完成了(Nd1-xDyx)2Fe14B (x=0,0.2,0.4,0.6,0.75,0.88) 中钕和镝的定性定量分析。[1] 软磁材料的XPS测试使用岛津XPS分析两种状态的软磁性材料：粉状镍基粉末、板状镀锡钢板，为避免样品在磁透镜作用下可能发生移动，粉末制样以量少为宜，板状材料则应将其通过螺丝、铜片等机械夹具固定在样品条上进行制样。在磁透镜模式下，对上述样品进行全谱和各元素的精细谱分析，可以得到粉末样中主要含有Ni、O、C元素，还含有少量N、Ca、Na等元素。，Ni元素主要由单质Ni（Ni1，852.01 eV）和Ni2O3（Ni3，861.05 eV）组成，此外还含有少量二价Ni成分（Ni2，855.56 eV）。图1.磁透镜模式下Ni2p精细谱图[2] 镍基粉末样品表面元素相对含量如下： 对板状镀锡钢板也同样能够得到上述的定性及定量的分析结果。此外由于岛津XPS具有最高600W的X射线源，对于只使用静电透镜模式的XPS测试，如下图所示，仍然能够获得信噪比很好的结果。 图2蓝色为磁透镜模式的板状锡钢板全谱，红色为静电模式全谱 课后小结：对于软磁材料，请固定好样品，使用磁透镜模式，对样品进行定性、定量分析。对于永磁材料（如钕铁硼体系等），建议采用静电透镜模式进行，而岛津X射线高功率（最高达600W）的配置可以弥补静电透镜下灵敏度的不足，仍然能够获得信噪比极好的结果，有利于磁性样品的分析。 [1] Wang, J., Yang, B., Liang, L., Sun, L.-min, Zhang, L.-ting, & Hirano, S.-ichi. (2015). Electronic structure of the (ND1−xDyx)2Fe14B (0 ≤ x ≤ 1) system studied by X-ray Photoelectron Spectroscopy. AIP Advances, 5(9), 097206.[2] 岛津XPS技术表征磁性材料 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

导 • 读 近年来由于新能源汽车、风能发电及电子产品等领域对节能电机小型化、轻量化的需求，被誉为“磁王”的稀土钕铁硼永磁材料得到飞速发展。添加铽（Tb）和镝（Dy）等稀土元素进行合金化处理，并使合金化元素主要分布于主相晶界位置，是提高钕铁硼磁性性能的有效方法。岛津电子探针具有高分辨率和高灵敏度的特征，对于晶界改性钕铁硼磁性材料主相晶界中富集的铽（Tb）可以予以直观地表征。 磁王 • 钕铁硼 钕铁硼（NdFeB）是所有稀土类磁体中磁性特征最强的，可在同样的磁场强度下大幅减小产品的体积，用于制造的各种永磁电机马达具有体积小、比功率高、有助于节省能源等优点，故而在电动自行车、风力发动机、汽车发动电机等凡是涉及到电能和动能转化的领域，均有着广泛应用。 钕铁硼微区 • 测试难点 一、分辨率 稀土元素之间的特征X射线波长（能量）非常接近，这需要仪器能把波长非常邻近的特征峰区分开来（能量分辨率）。尤其当添加Tb时，在能谱上Tb与Fe、Co和Nd元素互相重叠，无法分析（如图1）。 二、超轻元素 硼（B）为超轻元素，因基体对超轻元素特征X射线的吸收效应很大，含有超轻元素的微区定量测试一直是电子探针分析领域的一大难题，而在含有稀土元素的重基体中问题更甚。 图1 掺杂Tb的钕铁硼样品能谱图 图2 掺杂Tb的钕铁硼样品EPMA波谱图 针对钕铁硼 • 岛津方案 一、全聚焦分光晶体兼顾稀土元素测试的分辨率和灵敏度问题；能完美地分辨Tb与Fe、Co等元素的谱峰。（如图2） 二、特征X射线52.5°高取出角，很好地解决超轻元素的测试问题。（如图3） 图3 超轻元素分析例——钕铁硼中B元素分布分析岛津EPMA-8050G场发射型电子探针 钕铁硼晶界改性 • 直观表达 添加铽（Tb）和镝（Dy）等稀土元素进行合金化处理，是提高钕铁硼磁性性能的有效方法，但传统的直接烧结对矫顽力的提升有限且会大幅降低剩磁，只有使合金化元素主要分布于主相晶界位置，降低反磁畴形核的可能，才能提高矫顽力又不致过多降低剩磁性能。 图4为某烧结钕铁硼磁体的元素面分析结果，从中可以看出有助于提高矫顽力的Tb缠绕分布于主相晶界处，而元素Co、Cu、Ga分布在富Nd相附近，磁体中烧结残余的O主要以Nd2O3形式存在于富Nd相晶粒，元素Pr总是和Nd对应共存。 图4 晶界改性的钕铁硼磁体主要元素分布特征 将Tb晶界扩散处理后的钕铁硼磁体的表面区域、距表面1/2处的中间区域以及心部放大后进行面分析，如图5~图7所示，结果显示Nd2Fe14B主相晶粒呈多边形，晶粒直径为5μm左右，Tb集中在主相晶粒附近，形成了薄而均匀且连续的富Tb壳层。研究表明，获得这样的微结构，可以提高磁性材料的矫顽力，同时不会降低其他磁学性能。 图5 Tb晶界扩散处理后表面区域元素面分布图图6 Tb晶界扩散处理后距表面1/2处元素面分布图图7 Tb晶界扩散处理后心部的分布特征 小 • 结 岛津电子探针可以便捷、直观地钕铁硼磁性材料晶界改性情况进行表征，测试结果可为磁性材料开发专家提供稀土元素渗透情况、晶界富集微结构等关键指导信息。

2018年度“亚洲磁学联盟奖”（aums award）于6月4日在韩国揭晓，物理所韩秀峰研究员凭借“基于磁性缘体的磁子阀效应”项目荣获此奖。韩秀峰研究员团队创新性地采用yig磁性缘体作为磁性电、au作为中间层研制出了高质量、新型磁性缘体/金属/磁性缘体(mi/nm/mi)磁子阀结构，并且在该结构中次观测和发现了磁子阀效应(magnon valve effect)，揭示了磁子阀比值主要取决于磁性缘体/金属界面磁子-电子自旋转换效率的原理。[1] 图1：(a) 磁子阀结构、原理和测量示意图(b)-(c) ggg/yig和yig/au/yig区域的透射电镜图该项工作的相关研究进展发表在 phys. rev. lett.[2]，并且作为亮点文章在prl网站页重点推荐。在此我们祝贺quantum design的ppms和microsense vsm用户韩秀峰研究员团队，也祝愿他们今后能够再创辉煌！在上述的研究中，yig作为磁性缘体材料，有着其特的物理性能，其拥有低的gilbert阻尼因子。sun[3]等利用铁磁共振系统对yig薄膜进行了阻尼的测试研究，测出yig的阻尼因子大小约10-4。在对磁性材料的研究中，阻尼因子α是一个比较重要的参数，可以帮助我们提升电路及电子器件的传输效率和传输速度。图2：铁磁共振测试系统主机：phasefmr(常温)；cryofmr(低温)quantum design携手nanosc提供的高精度铁磁共振测试系统，可以快速有效地获取阻尼系数α，以及有效磁矩 meff、旋磁比γ、非均匀展宽δho等动态磁学参数，也可以表征静态磁学性能，如饱和磁化强度ms、各向异性、交换偏置等。该系统基于共面波导技术，无需矢量网络分析仪，可以提供宽频2~40ghz测试，并应用锁相测试技术，大大提高了信噪比，可以测试到1.4nm厚的薄膜。 图3 ：室温测试用共面波导 图4：用于ppms(versalab)铁磁共振样品杆图5：montana低温恒温器升cryofmr铁磁共振测试系统目前该系统可以应用于室温（基于电磁铁平台）、低温（配合ppms、versalab、montana恒温器），在上有包括中国科学院物理研究所、南京理工大学、三峡大学等用户在内的多套设备在运行，并使用该系统在prb等期刊上发表多篇文章。如franco[4]等用铁磁共振测试系统phasefmr对垂直磁化各向异性[cofeb/pd]n多层膜进行了研究，发现有效垂直各向异性随多层重复次数的增加而增大，部分测试数据见图6。 图6：phasefmr用户文章数据铁磁共振测试系统参数如下： 配置 带宽 温度范围 磁场大小phasefmr 2-18ghz 室温 根据电磁铁大小而定phasefmr-40 2-40ghzcryofmr 2-18ghz4-400k:ppms/dynacool™ 55-400k: versalab™ 10-350k: mi cryostation±9, 14, 16 t:ppms/dynacool™ ±3 t: versalab™ ±0.7 t: mi cryostationcryofmr-40 2-40ghz 如果您拥有电磁铁平台，快来升铁磁共振测试系统吧！如果您拥有ppms或者versalab，快来升铁磁共振测试系统吧!如果您拥有montana标准型低温恒温器，快来升铁磁共振测试系统吧！如果您也想在squid上进行铁磁共振测试，目前quantum design的工程师正在努力研发中，相信不久后，我们将会为您带来在squid上成功应用fmr的好消息！ 参考文献：[1]中国科学院物理研究所官网http://www.iop.cas.cn/xwzx/snxw/201806/t20180605_5021775.html[2] h. wu, l. huang, c. fang, b. s. yang, c. h. wan, g. q. yu, j. f. feng, h. x. wei, and x. f. han, phys. rev. lett. 120, 097205 (2018)[3] y. sun, h. chang, m. kabatek, y. y. song, z. wang, m. jantz, w. schneider, m. wu, e. montoya, b. kardasz, b. heinrich, s. g. e. te velthuis, h. schultheiss, and a. hoffmann, phys. rev. lett. 111, 106601 (2013).[4] a. f. franco, c. gonzalez-fuentes, j. a° kerman, and c. garcia, phys. rev. b 95, 144417 (2017) 相关产品及链接：1、铁磁共振仪（fmr）：http://www.instrument.com.cn/netshow/c221410.htm2、ppms综合物性测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/c17086.htm3、多功能振动样品磁强计versalab系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/c19330.htm4、montana instruments超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/c122418.htm5、超导量子干涉仪器件squid：http://www.instrument.com.cn/netshow/c17093.htm

近日，来自上海市计量协会、上海申北会计师事务所、上海市分析测试学会、上海舜宇恒平科学仪器有限公司及同济大学的专家对上海计量院机械制造所承担的上海市市场监督管理局科技项目“大砝码磁性测量系统的研制”进行验收。 　　与会专家听取项目组汇报，审阅验收资料，经充分讨论与质询，一致认为该项目达到计划任务书考核指标，同意验收通过。 　　该项目提出基于霍尔效应的高斯计磁性测量方法，区别于国内主要计量机构现有磁化率计法的砝码磁性测量方法，解决50 kg以上砝码难以进行磁性测量问题。同时，研制国内首套测量范围为100kg-1000kg大砝码磁性测量系统，实现测量范围5μT-2500μT(分辨率0.01μT)砝码极化强度测量，极化强度测量不确定度达到0.01μT-30μT(k=2)，可覆盖E1-M3等级各形状大砝码。 　　项目成果将应用于各等级大砝码、高准确度力值砝码、压力砝码、扭矩砝码的磁性测量，提升质量量值测量准确度。

导读：自2017年来，二维磁性在单层材料中的实现使得二维磁性材料受到了大的关注。范德瓦尔斯磁体让我们对二维限下的磁性有了更进一步的了解，不同磁结构的范德瓦尔斯磁体使得实验上探究二维下的磁学模型成为可能。例如，在单层CrI3中发现Ising铁磁，而XY模型的NiPS3在单层限下的磁性会被抑制。除了这些，有着变磁行为的范德瓦尔斯磁体更为有趣，比如在少层CrCl3中由于奇数层存在着未补偿磁矩，使得奇数层存在着spin-flop转变，而偶数层则没有。目前，现存的二维磁性材料非常稀少，这意味着新范德瓦尔斯磁体的发现，不仅仅有助于二维磁性的研究，更是为二维自旋电子学器件的应用提供了材料基础[1]。相比于传统的三维空间结构，二维层状磁性材料因其原子层间较弱的范德华尔斯作用力，能够人为操控其层间堆叠方式，进而有可能影响其磁耦合特性，为新型二维自旋器件的研制提供新思路。然而，堆叠方式与磁耦合间的关联机制仍不甚明晰，需要借助先进的扫描探针技术才能实现在原子层面的直接实验观测。美国RHK公司所提供的先进R9plus扫描探针显微镜控制器可以有效结合课题组自主研发的扫描探针设备，同时给予高效率的扫描控制，从而可以针对二维磁性材料应用领域展开更为深入的研究。本文重点介绍国内课题组灵活运用RHK公司扫描探针控制器，配合自主研发设计的扫描探针设备所开展的一系列国际前沿性二维材料领域的研究工作，其中各研究工作当前已在国际SCI核心学术期刊发表。科学成果的突破，离不开实验技术的不断攻坚克难。复旦大学物理学系教授高春雷、吴施伟团队通过团队自主研发搭建的扫描探针设备创造性地将原位化合物分子束外延生长技术和自旋化扫描隧道显微镜相结合，在原子层面彻底厘清了双层二维磁性半导体溴化铬（CrBr3）的层间堆叠和磁耦合间的关联，为二维磁性的调控指出了新的维度。相关研究成果以 《范德华尔斯堆叠依赖的层间磁耦合的直接观测》（“Direct observation of van der Waals stacking dependent interlayer magnetism”）为题发表于《科学》（Science）主刊，其中复旦大学物理学系博士后陈维炯为作者[2]。图中所示为陈博士与RHK技术总监进行深入的技术探讨，现场摸索优化测试信号，并详细沟通具体的测量细节，为后续高效率提取高质量大数据做准备。 课题组运用自主研制的自旋化扫描隧道显微镜测量技术，结合RHK公司先进的扫描探针显微镜控制器对自主研发实验设备实现测量调控，团队进一步在原子分辨下获取了样品磁化方向的相对变化，从而实现了实验突破，揭秘材料堆叠方式与磁耦合之间的直接关联性。团队以CrBr3双层膜作为主要研究对象和潜在突破口。双层CrBr3间较弱的范德瓦尔斯力赋予层间发生相对转动和平移的“自由”，从而使堆叠方式多样化成为可能。确实，在实验中获得的CrBr3双层膜具有两种不同的转动堆叠结构（H型和R型），分别对应迥异的结构对称性。其中，R型堆叠结构中，双层膜上下两层间同向平行排列，且沿晶体镜面方向作一定平移；H型堆叠结构中，双层膜上下两层之间旋转了180度，反向平行交错排列。这两种结构均是在相应的体材料中从未发现过的全新堆叠结构。至此，团队率先在原子尺度阐明了CrBr3堆叠结构与层间铁磁、反铁磁耦合的直接关联，为理解三卤化铬家族CrX3中不同成员的迥异磁耦合提供了指导。H型和R型堆叠的CrBr3双层膜自旋化扫描隧道显微镜测量 更多精彩案例： 《Nature》子刊：中国科大扭转双层石墨烯重要进展！ 范德瓦尔斯堆叠的双层石墨烯具有一系列新奇的电学性质（例如，电场可调控的能隙、随扭转转角变化的范霍夫奇点以及一维拓扑边界态等）。当双层石墨烯的扭转转角减小到一系列特定的值（魔角）时，体系的费米面附近出现平带，电子在能量空间高度局域，电子-电子相互作用显著增强，出现莫特缘体和反常超导量子物态。另一方面，这些新奇的性质与双层石墨烯体系的扭转角度有着严格的依赖关系，体系层间相互作用随着转角减小会逐渐增强，因此探寻和研究这种层间耦合对理解扭转双层石墨烯的电子结构和物理性质至关重要。中国科学技术大学合肥微尺度物质科学研究中心国际功能材料量子设计中心（ICQD）物理系秦胜勇教授与武汉大学袁声军教授及其他国内外同行合作，利用扫描隧道显微镜和扫描隧道谱，次在双层转角石墨烯体系中发现了本征赝磁场存在的重要证据，结合大尺度理论计算指出该赝磁场来源于层间相互作用导致的非均匀晶格重构。相关研究成果以“Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene”为题，于2020年发表于《自然通讯》（Nature Communications 2020,11,371）上[3]。图：小角度双层石墨烯中本征赝磁场的发现。对于转角为0.48度的双层石墨烯，在不加外磁场情况下，实验发现了贋朗道能（图b），理论计算进一步验证了这种贋磁场行为（图c），并估算出贋磁场值大约为6特斯拉（图e）。 该团队系统研究了小角度下（1°）双层石墨烯的电学性质，次证实了由晶格重构导致的本征赝磁场。先，研究人员发现体系中赝磁场导致了低能载流子的能量量子化，并计算出这种本征赝磁场在实空间的分布。研究发现赝磁场的分布并不是均匀的，而是以AA堆叠为中心呈涡旋状，且在AA堆叠边界区域达到大值；另外，该赝磁场的大小随着转角的减小而增大，其分布和大小受到外加应力的调控。该项研究证实，在小角度扭转双层石墨烯中晶格重构导致的赝磁场和强关联电子态存在着内在的关联，层间相互作用对体系的结构重构和性质变化有着非常重要的影响。这一现象可以推广到其他范德瓦尔斯堆叠的二维材料体系中。这项工作同时表明，具有本征赝磁场的小角度扭转双层石墨烯是实现量子反常霍尔效应的一个可能平台，为研究二维材料的性质和应用提供了新的思路。RHK公司提供的R9plus扫描探针显微镜强有力的为国内自主研发技术提供有力保障，除了在科研领域内重点关注的二维材料发挥重要作用以外，也对国内其它相关扫描探针设备研发领域课题组提供技术支持。中国科学技术大学陆轻铀教授团队与中国科学院强磁场科学中心、新加坡国立大学等单位合作，利用扫描探针控制器实现了高精度的磁力显微镜观察表征，报告了在超薄BaTiO3/SrRuO3 (BTO/SRO)双层异质结构中发现铁电体（FE）驱动的、高度可调谐的磁性斯格明子。在BTO中，FE驱动的离子位移可以穿过异质界面，并继续为多个单元进入SRO。这种所谓的FE邻近效应已经在不同的FE/金属氧化物异质界面中得到了预测和证实。在BTO/SRO异质结构中，这种效应可以诱导相当大的DMI，从而稳定强大的磁性物质。此外，通过利用BTO覆盖层的FE化，可以实现对斯格明子性质的局部、可逆和非易失性控制。这种铁电可调的斯格明子系统为设计具有高集成性和可寻址性的基于斯格明子的功能设备提供了一个潜在的方向。相关成果以题为“Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures”发表在了Nat. Mater.上[4]。B20S5样品中磁性斯格明子的磁力显微镜表征 除此之外该课题组也对二维过渡金属硫化物材料MoTe2温度依赖的表面STM图像、电子结构、晶格动力学和拓扑性质进行了研究。研究结果以Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td-MoTe2 at low temperature为题，发表在美国物理学会杂志《物理评论B》上。该工作为二维过渡金属硫化物材料MX2的低温研究、实验制备和器件开发提供了直接的理论支持，其揭示的MoTe2低温下反常物性的内在物理机制对其它具有内在MX2八面体结构畸变的二维材料同样具有参考价值[5]。学术工作之外，该课题组在仪器设备研发方面也取得了优异的成果，课题组在国际上次研制成功混合磁体端条件下原子分辨扫描隧道显微镜（STM），相关研究成果发表在显微镜领域著名期刊Ultramicroscopy和著名仪器刊物Review of Scientific Instruments上。此工作利用混合磁体搭配RHK公司扫描探针设备开展原子分辨成像研究，对于突破当前超强磁场下只能开展输运等宏观平均效果测量的瓶颈，进入到广阔的物性微观起源探索领域，具有标志性意义。同时，课题组又针对超强磁场下的生物分子高分辨成像，搭建了一套室温大气环境下的分体式STM。该系统将一段螺纹密封式胶囊腔体通过一根长弹簧悬吊于混合磁体中心，并将STM核心镜体悬吊于胶囊腔体内用以减弱声音振动干扰。经测试，该STM在27.5特斯拉超强磁场下依然保持原子分辨。由于没有真空、低温环境的保护，搭建混合磁体超强磁场、超强振动和声音环境下的室温大气STM难度更大。此前，国际上还未曾报道过水冷磁体或混合磁体中的室温大气STM[6]。混合磁体STM系统：（a）混合磁体照片；（b）混合磁体STM系统简图；（c）STM镜体；（i-iv）分别为0T、21.3T、28.3T、30.1T磁场强度下石墨的原子分辨STM图像。 参考文献：1. Peng, Y., et al., A Quaternary van der Waals Ferromagnetic Semiconductor AgVP2Se6. Advanced Functional Materials, 2020. 30(34): p. 1910036.2. Chen, W., et al., Direct observation of van der Waals stacking-dependent interlayer magnetism. Science, 2019. 366(6468): p. 983-987.3. Shi, H., et al., Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 371.4. Wang, L., et al., Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures. Nat Mater, 2018. 17(12): p. 1087-1094.5. Ge, Y., et al., Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td?MoTe2 at low temperature. Physical Review B, 2020. 101(10).6. Meng, W., et al., 30 T scanning tunnelling microscope in a hybrid magnet with essentially non-metallic design. Ultramicroscopy, 2020. 212: p. 112975.

采用原位反应法在碳纳米管（CNTs）的管内合成CoFe2O4纳米颗粒,制备了管内填充磁性碳纳米管（IF-MCNTs）,建立了管内填充磁性碳纳米管/磁性固相萃取-气相色谱/质谱法（IF-MCNTs/MSPEGC/M S）测定土壤和水藻样品中7种多环芳烃（PAHs）的分析方法。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）等研究了IF-MCNTs的结构性能。考察了萃取条件对萃取性能的影响。研究表明,在最佳实验条件下,IF-MCNTs能够有效富集萘（NAP）、苊（ANE）、芴（FLU）、菲（PHE）、荧蒽（FLA）、芘（PYR）和苯并荧蒽（B（b） FL）,对应饱和萃取容量分别为197.2,247.8,293.5,387.1,488.5,504.2和43.6 ng/mg。方法线性范围为5.0～500 ng/L,检出限在1.7～3.1 ng/L之间,相对标准偏差（RSD）小于6.8%。将所建方法应用于分析实际环境样品中7种PAHs,加标回收率在73.5%～97.2%之间,RSDs为3.4%～9.5%。方法可用于环境样品中多环芳烃的检测。管内填充磁性碳纳米管固相萃取_气_省略_谱_质谱法测定环境样品中多环芳烃_周婵媛.pdf

6月30日，国家磁性材料及其制品质量监督检验中心(以下简称“中心”)在中国计量学院正式揭牌，开创了浙江省高校建立国家质检中心的先河。国家质检总局产品质量监督司司长刘卓慧，浙江省质量技术监督局党委委员、总工程师陈振华，浙江省教育厅高科处处长郜正荣，校长林建忠共同为中心揭牌。　　浙江是我国磁性材料产业大省，磁性材料产品占全国的70%以上，每年约1/2的产品出口到欧美、日本、东南亚等国家，在国际上有相当的知名度，但由于我国缺少一个权威的磁性材料监测机构和监测体系，严重制约了磁性材料产业往高、精、尖方向发展，从而使我国磁性材料产业在国际上缺乏较强的竞争力。“希望中国计量学院能够集产科研于一体，使中心服务于国家磁性材料及其制品的发展，能在国内打造出一流的国家质检中心，并能尽快于国外同类的一流实验室相接轨，更好地服务于我国经济又好又快发展。”刘卓慧代表国家质检总局对中心的成立表示祝贺。据了解，该中心于2006年12月由国家质检总局授权建设，以现有的原财政部资助的“中国计量学院磁性材料工程检测中心”和浙江省政府资助的“浙江省磁性材料试验基地”为载体，集产品检测、研究开发和人才培养于一体。中心主要面向磁性材料生产企业开展研究及检测工作，对各种磁性材料及产品进行质量监督检测和可靠性试验，研究开发新型高性能磁体，解决行业关键技术和共性技术 同时参与制订磁性材料的国际标准、国家标准，为进一步完善我国磁性材料检测标准体系，提高产品质量，加快磁性材料产业发展发挥积极作用。　　着眼于磁性材料检测技术的最前沿，中心开展了磁性材料检测设备研制以及磁性材料检测技术和检测体系标准化研究，先后承担了国家自然科学基金、国家质检总局项目、省国际合作重大项目、省科技攻关项目、省科技计划项目、省分析测试基金等20余项科研项目。中心成员先后参与了《稀土永磁材料磁性温度系数测量》、《永磁材料标准样品磁特性》、《软磁材料交流磁特性标准样品》等几项标准的制订和修订工作 累计发表文章50余篇，其中30篇被三大检索收录 申请发明专利10余项。由葛洪良教授主持的“CoPtW永磁薄膜及微型磁体制备”获得浙江省科学技术奖二等奖，浙江省高校科研成果奖一等奖。由舒康颖教授主持的浙江省科技计划重大项目“高工作温度钕铁硼磁体的研制”通过省科技厅验收，验收组专家一致认为项目技术性能指标达到国际先进水平，并实现了批量生产，产值达4000万，并获浙江省科学技术奖二等奖。由刘亚丕副教授主持的国家质检总局项目“磁性材料磁畴动态测试仪研制”获得浙江省高校科研成果奖二等奖。　　“中心的成立是我省加快公共检验检测基地建设，提升公共检验检测能力的一件盛事。”省质量技术监督局党委委员、总工程师陈振华说。据介绍，通过中心这个公共技术平台，不仅可以大大方便企业磁性材料的出口，而且还可以向企业提供国内外标准宣传(国际、国内标准)、企业标准申报与评审组织等服务，为我国磁性材料企业逐步走向国际标准化、集团化乃至全国磁性材料产业的发展作贡献。随着业务水平的增强，中心在国内乃至国际磁性材料检测领域的影响力越来越大。中心目前已承接包括浙江大学、上海硅酸盐研究所等20余家省内外高校和科研单位的磁性能测试任务，检测业务辐射至国内10多个省市，优质的服务为中心在省内外赢得了良好的声誉。在2009年1月公布的第一批全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会(检标委)专业工作组中，国家磁性材料及其制品质量监督检验中心被确定为磁性材料检验方法专业工作组的组长单位，负责本领域的标准立项和标准草案初审。这意味着中心正逐渐成为国内磁性材料检测的权威机构。　　中国计量学院校长林建忠表示，“学校将坚持‘公正科学、优质高效、改进创新’的方针，依法独立开展工作，同时更好地整合和利用省内外在磁性材料及相关产品检测方面的设备、技术、人才等资源优势，在一个更高的起点、更高的平台上，把中心做大做强。”据悉，接下来，中心还计划建立材料磁特性参数的数据库平台，利用在检测过程中积累的大量实践经验和原始数据，为磁性材料行业提供信息资源，为材料开发可行性提供依据，这对于实现信息资源共享，节约生产成本，促进磁性材料产业又好又快发展具有重要的现实意义。

福州大学通过代理商与汇美科签订1台LABULK 0335振实密度仪（堆密度仪）采购合同振实密度仪产品简介LABULK 0335振实密度仪是用来测量粉体振实密度（堆密度）的仪器。该仪器由触屏操作面板、振动组件、电机、打印机、电子天平及量筒组成。根据国际及国内的标准研发的LABULK 0335振实密度仪按照设定好的转速及振实高度进行工作，使振动组件上面安放的盛装干粉样品量筒上下振动，从而测量出该粉体的振实密度。该仪器可以随意设定测量参数，并可以用户名登录、自动测量，数据库存储及查询、自动打印，除振实密度外，还可以自动测出粉体的流动性等指数。广泛用于金属、医药、食品、塑料、矿物等领域。仪器生产厂家与供应商为丹东汇美科仪器有限公司。型号为LABULK0335的振实密度仪采用国际先进的振实密度测试技术设计制造，仪器的主要参数性能超过外国进口设备，而且该仪器价格合理，生产商汇美科已经成为实验室振实密度分析及仪器采购的SHOU选品牌。汇美科LABULK 0335智能振实密度仪完全符合GB/T 5162金属粉末振实密度的测定（ISO 3953) GB/T 21354粉末产品振实密度测定通用方法（ISO 3953) GB/T 23652塑料氯乙烯均聚和共聚树脂振实表观密度的测定（ISO 1068)的要求。同时还符合ASTM B527、D4164、D4781、IDF 134、ISO 787-11、3953、8460、8967、9161、JIS K5101-12-2、Z 2512、GB/T5211.4、MPIF 46、USP616Part II、BSIB527、GB/T 21354、5162、14853、GB/T5162-2006/ISO3953:1993、GB/T5162-2006/ISO3953:1993中的各项指标技术参数测量特性：振实密度及流动性等装样量：5-250 mL（用户可以随意设定）计时范围：0-99999秒（用户可以随意设定）计数范围：0-99999次（用户可以随意设定）振动高度：3或14 mm振动频率：250或300转/分（用户可以随意设定）仪器尺寸：33x31x18cm（量筒高度未计）电压：220V/50Hz重量：16公斤产品特点新一代智能触屏，通过7英寸LCD显示屏精确控制操作。主机与配件通讯自检功能，让操作者一目了然。测量模式二选一，振实时间或振动次数随意设置测量过程中实时显示操作状态。通过RS-232与电子称相连，实时显示电子称数值。轻轻一触，详细的打印报告呈现眼前应用领域汽CHE与航空航天生物及药品研发能源及环境食品矿物与金属塑料及聚合物化学品等所有粉末或以颗粒状态存在的物质福州大学是国家“双一流”建设高校、国家“211工程”重点建设大学、福建省人民政府与国家教育部共建高校、福建省人民政府与国家国防科技工业局共建高校。学校创建于1958年，现已发展成为一所以工为主、理工结合，理、工、经、管、文、法、艺等多学科协调发展的重点大学。建校以来，一代代福大人秉承“明德至诚，博学远志”校训，践行以张孤梅同志为代表的艰苦奋斗的创业精神、以卢嘉锡先生为代表的严谨求实的治学精神、以魏可镁院士为代表的勇于拼搏的奉献精神等“三种精神”，积累了丰富的办学经验，形成了鲜明的办学特色，已为国家培养了全日制毕业生25余万人。