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合肥研究院實現非特定形狀納米樣品單體磁化過程的實驗測量

文章來源:合肥物質科學研究院   發布時間:2019-05-27  【字號:     】  

  中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心薛飛研究團隊經過幾年潛心探索,實現了非特定形狀納米樣品單體磁化過程的實驗測量。研究團隊提出并實現一種新的納米樣品轉移組裝方法,使用一臺自主研制的動態懸臂梁測磁裝置,成功觀測到了納米顆粒樣品中的單磁疇變化。相關技術成果將應用于納米結構的磁性探測,推動納米磁性和低維材料磁性實驗研究的發展。

  動態懸臂梁測磁裝置利用靈敏懸臂梁,測量樣品磁性變化時伴隨的樣品角動量變化。由于其工作原理的特點,對待測樣品的形狀和導電性均沒有特殊要求,是一種非常有應用潛力的小樣品磁表征技術。此前國際范圍該領域內,由于缺乏有效的納米樣品轉移和組裝方法,動態懸臂梁測磁學實驗研究的對象局限于一維的納米線和納米管。薛飛團隊實現的納米樣品轉移組裝方法,利用聚焦離子束(FIB- 掃描電子顯微鏡(SEM)雙束系統和納米機械手,能夠可靠地將任意形狀納米樣品有效轉移至用于超靈敏扭矩探測的微納懸臂梁上。使用該技術,研究團隊成功探測到了直徑小于100納米的單個納米樣品中的磁疇翻轉,實現對磁矩探測靈敏度達到1×10-15 emu量級,比商業振動磁強計靈敏度好一千萬倍。

  納米磁性結構在很多研究和工業領域都具有重要應用,如拓撲磁性、低維磁性、高密度磁記錄,磁傳感器和生物醫學應用。在這些研究和應用中,納米磁性結構的磁各向異性、矯頑力、飽和磁化的定量分析是十分重要的。受限于磁探測靈敏度,商用振動磁強計無法分辨單個納米樣品磁矩變化。要獲得足夠的信號強度,商用振動磁強計需要同時測量幾百萬個樣品,只能得到這些納米樣品的平均性質和參數。因此,要深入研究納米磁性,就需要對單個納米樣品的磁性進行表征。

  研究成果以Method for assembling nanosamples and a cantilever for dynamic cantilever magnetometry 為題在線發表于美國物理學會期刊Physical Review Applied上。該工作得到中科院合肥科學中心技術發展基金、國家自然科學基金和國家重點研發計劃等的支持。

  文章鏈接

 

  納米顆粒轉移流程(1-4);納米顆粒樣品SEM圖(圖5);納米顆粒樣品與懸臂梁裝配示意圖(圖6);納米顆粒樣品掃場數據(圖7)。




(責任編輯:葉瑞優)

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