漫谈2012年第19届国际磁学会议中的新技术见闻:Presenting and being presented information during ICM2012

1.1 自旋卡材料Spin caloritronics

自从日本的Saito组2008年在Nature上报道自旋热电效应(spin Seebeck effect, Nature2008v455p778)后，自旋、电荷与热共存的复杂体系研究开始升温，但美籍华人钱嘉陵的研究指出自旋热电效应即使存在也往往会被反常伦斯特效应所掩盖PRL2011v107p216604，以至于观测到非本征的自旋热电效应。实际上，不仅如此，为了研究本征的自旋热电效应，自旋、电荷、热共存的复杂体系中海油磁依赖的热电效应、Hall效应、近邻效应、各向异性磁阻效应以及各向异性热导效应均需要被一一排除，如图03所示。

图03 自旋Seebeck效应的测量需注意事项图示

1.2 多铁性材料Multiferroics

几十年来，室温单相多铁性材料除铁酸铋之外再难找到其他候选者，不过近两年，在韩国做博士后的柴一晟博士等人发现铁氧体可以在室温表现出优异的磁电耦合性能而有望率先进入实际应用(PRL2010v104p037204; PRL2012v108p177201)，其耦合机制主要为铁氧体畴结构变化伴随的极化翻转特性，如图04所示。值得庆幸的是，柴一晟博士即将回国并成为本人的亲密同事，有理由相信我们在多铁性材料领域能有更大的进展。

图04 室温多铁性铁氧体的新进展

1.3 二维磁电子材料

二维材料也曾经催生了N个诺贝尔物理学奖，如量子Hall效应、石墨烯等；其中石墨烯作为纯二维体系，自2004年发现以来就一直是前沿物理研究的热点(Science2004v306p666)，石墨烯是最薄最轻的材料(比表面积2630m2/g)、强度最大最坚硬(与金刚石相当)、导热率最高(3000-5000W/mk)、耐高电流密度(1e8A/cm2)。作为二维电子材料，它的一个显著优势是在室温就可以实现GaAs二维电子气在mK温度下才能展现的量子效应，如图05所示。石墨烯唯一不足的地方是可控制备以及器件加工非常困难，不过本人在会上问Geim这个问题，他回答石墨烯当前的制备可以做到可控制备，而且可控程度还会越来越高。

图05 三类基本的二维电子材料简单对照

2.1 磁扫描探针技术
该技术目前主要有两类，一是基于原子力显微技术的磁畴分辨的磁力显微镜技术(MFM，JAP2001v109p07E330)；另一种是基于隧穿电流的自旋依赖性即自旋极化扫描隧道显微镜技术，可以实现单个原子的分辨与操纵(Science2011v332p1062)！如图06所示。
图06 新技术之扫描磁探针表征技术

2.2 多自由度组合测量技术
通过低温高压与高频技术的密切组合，研究复杂材料的电子结构及其动态演变，已经成为一类前沿技术(JLTP2010v159p302)。如图07所示。当然，不容忽视的是，多种技术的综合意味着难度与成本的增加。

图07 新技术之高场高频高压组合测量技术

2.3 磁透射电镜技术
透射电镜下观测磁畴结构曾经是难度较高的技术，而使用Lorentz电镜观察磁螺旋结构skymions并且原位观察其在磁场下的演变，自然是非常不容易，目前全世界能实现的研究组屈指可数，但是日本的研究组成功做到了(Nature2010v465p901)，不服不行。如图08所示。

图08 新技术之磁畴尤其是磁涡旋畴的透射电镜观测技术

2.4 磁圆二色光电子电镜
将磁场、光子、电子技术综合应用全面研究微观磁电光耦合效应、谱学与显微学，显然可以避免多个技术分别独立研究带来的盲人摸象效应，可以直接获得第一手的丰富微观结构信息(NPhys2011v7p68)，如图09所示。所幸的是，国内在该方面的起步不晚，目前本人就参与部分仪器研制相关工作，我国有望在近几年内建成世界领先的磁圆二色光电子显微镜。

图09 新技术之磁圆二色与光电电子显微技术组合

综上所述的新技术，只是本人眼中的新技术，并不能保证完备性，肯定有遗漏的地方，望读者见谅。

新技术背后的驱动力是什么？对自己进行将来的研制工作作何启发？这是一个没有标准答案的open的问题，本人的浅见是，有意义的研制技术至少需要具备如图10所示的几大特点之一。

图10 后记图示

最后，值伦敦奥运2012正在举行之际，仅将此原创表示本人对中国队的祝愿：
中国团一定行，一定能做得更好！