北极科尔韦尔氏菌

p 　　近日《科学进展》上的一项研究发现，微塑料(MP)无处不在，这种尺寸颗粒小于5毫米的塑料颗粒以及纺织纤维，即便在北极地区也已经有相当数量的存在。在德国阿尔弗雷德· 魏格纳极地与海洋研究所，由梅勒妮· 伯格曼博士领导的研究团队试图弄明白：这些微塑料是如何到达北极的? /p p 　　经过研究分析，他们发现微塑料可能是通过空中运输，然后以降雪的形式到达北极。此前已有研究发现湿沉降(如降雪、降雨)后，微塑料的浓度会增加。 为了评估大气沉降物是否是微塑料进入北极的途径，研究人员取样了弗拉姆海峡、斯瓦尔巴特群岛漂流浮冰上的雪进行研究。弗拉姆海峡位于位于格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间，是通往北冰洋的主要入境门户之一 而斯瓦尔巴特群岛是位于北极地区的群岛，最接近北极的可居住地区之一。另外，通过比较偏远地区的瑞士阿尔卑斯山和人口稠密地区的不来梅、巴伐利亚的欧洲雪样，对照北极的微塑料浓度，研究人员发现，尽管北极地区每升积雪含有0 到14.4 × 10³ 个微塑料，明显低于欧洲地区每升积雪含有0.19 × 10³ 到 154 × 10³ 个微塑料，但这一数据仍相当可观。与此同时，人口稠密地区大气沉降物中的微塑料浓度也高于人口相对稀疏的地区。 空气中的微塑料可以吸入到人类和动物体内。研究人员认为，尽管对空气传播微塑料的研究有限，但必须采取预防措施以降低空气传播微塑料的污染风险。 /p p 　　自2002年以来，伯格曼和她的同事们一直在研究北极海底的塑料。在过去十年左右的时间里，他们注意到可检测到的数量大幅增加，其中一个站点的数量增加了10倍。在深海沉积物中，他们在每千克泥浆中发现了大约6000个颗粒。海冰的含量甚至更高——每升融化的冰中有12000个颗粒。 /p p 　　其他研究人员发现，北极地表水的微塑料浓度是世界上所有海洋中最高的。研究表明，这其中大部分是由墨西哥湾流和大西洋洋流向北运送而来。 /p p 　　但是伯格曼和同事想知道，大气是不是微塑料移动的另一条路线。法国和中国的研究人员曾在城市附近的空气中发现了塑料颗粒。最近的一项研究发现，比利牛斯山脉的一部分沉积物极为偏远，也一定从空中飘来。 /p p 　　伯格曼说，事实证明，来自弗莱姆海峡浮冰的雪样含有高浓度的微塑料。海峡中部的一个样本每升含有14000个粒子，所有样本的平均值为1800个粒子。作为对比，研究人员还分析了德国北部和阿尔卑斯山附近的积雪。这些样品中测量到的微塑料含量要高得多，平均每升有24600个微粒，显然是更靠近城市的缘故。但研究团队指出，在北极发现的微塑料颗粒数量很大，表明大气受到了严重污染。 /p p 　　“基本上微塑料无处不在，”伯格曼说，“空中运输是将微塑料运输到地球最偏远地区的途径。” /p p 　　近年来，微塑料的问题越来越受到研究者和环保机构的关注。2019年7月，由世界自然基金会(WWF)委托澳大利亚卡斯尔大学编写的研究发现，普通人每周摄入5克塑料，相当于一张信用卡的塑料微粒。微塑料正在污染于人们呼吸的空气、喝的水、吃的食物，也影响了自然环境中大多数物种的生存。动物摄入大量塑料无法通过消化系统排出体外，导致内伤、消化障碍甚至死亡。这并非北冰洋第一次发现微塑料的踪迹。2018年，由魏格纳极地与海洋研究所研究人员伊尔卡· 皮肯(Ilka Peeken)担任第一作者、此次论文通讯作者伯格曼参与的研究表明，北冰洋每升海冰含有超过12000个微塑料颗粒。北冰洋微塑料移动到北冰洋与洋流作用有关,同时北极地区不断扩大的航运和捕捞活动也增加了塑料颗粒物污染。 在美国《国家地理》的报道中，多伦多大学的微塑料研究人员切尔西· 罗奇曼在得知这些颗粒通过大气传输时，感到很惊讶。 “但是，如果我们退一步看看大局，就会知道这对持久性污染物来说并不是新鲜事。” 她说道。 /p p 　　美国《国家地理》杂志援引加拿大野生动物服务局野生动物健康部门负责人珍妮弗· 普罗文彻表示，这项新研究揭示了微型塑料在大气中传播的现实。 /p p 　　“有太多关于海洋垃圾带，或者鼻子里插着吸管的海龟的消息，所有这些东西，都让人们认为塑料污染是一个大洋中部的问题，”普罗文彻说，“我们在这方面做的越多，就越能了解到这不仅是一个海洋中的问题。这是水体、陆地、空气的问题，是热带问题，这也是一个北极问题。” /p

NanoMOKE3是新一代超高灵敏度磁强计和克尔显微镜，灵敏度高达10-12emu，是研究磁性薄膜以及磁性微结构理想的测量工具，在自旋/磁电子学、磁性纳米技术、磁性随机存储器、GMR/TMR、记录磁头、磁传感器等研究领域有着广泛的应用。磁光克尔测试属于光学测试，对样品的振动有着一定的要求。传统的低温磁光克尔测试通常使用低振动的液氦恒温器来进行，这种恒温器往往不能兼容纵向和向磁光克尔测试，且使用者需要多次采购和传输使用液氦，实验过程比较繁琐，也给实验室增加了大量液氦成本。2018年6月，Quantum Design在美国加利福尼亚大学圣迭戈分校Ivan Schuller教授实验室成功安装了一套集成NanoMOKE3与5nm别超低振动的Montana无液氦低温恒温器的磁光克尔测试系统，实现了4.5K~325K下的纵向0.47T/向0.35T的磁光克尔测试，为低温下的磁光克尔测试带来了新的方向。 图1 ：磁光克尔测试系统NanoMOKE3+Montana无液氦低温恒温器设备集成外观Schuller教授团队的研究方向之一是制备和研究新型微纳米结构，如量子点、磁性异质结构、二维铁磁线和一维铁磁链等。“新的低温磁光克尔测试系统可灵活安装配置样品，允许我们进行原位磁光和磁输运测试”，Nicolas Vargas研究员说：“我们小组目前正在研究混合异质结构（V-Oxide/FM）在结构相变（SPT）-温度依赖性期间的磁性和反射率行为，这套系统的安装，将对我们的实验提供非常大的帮助。”设备安装成功后，工程师先对垂直磁各项异性薄膜Ta(4 nm)/Pt(10 nm)/CoFeB(0.6 nm)/Pt(2 nm)进行了4.5K下的向克尔测试（如图2所示），结果显示该样品在单次循环无平均下的噪声仅为5%。随后又对该薄膜进行了4.5K下的克尔成像测试（如图3所示），左上角显示为饱和磁化时的成像，顺时针方向为磁场逐渐减小至反向饱和时的成像，可以明显的观察到磁畴的变化。 图2：CoFeB薄膜4.5K下向克尔测试左：60秒平均测试结果 右：单次循环1秒（总测试时间）无平均测试结果 图3：CoFeB 薄膜4.5K下的磁畴成像观测除了向克尔测试，工程师还对坡莫合金微带线（25-um 宽, 24-nm 厚）进行了5.5K下的纵向磁光克尔测试（如图4所示），结果显示该样品单次循环即可得到强的克尔测试信号，噪声仅为3%。 图4：坡莫合金微带线5.5K下的纵向磁光克尔测试左：微带线结构 中：60秒测试平均结果 右：单次循环1秒无平均结果 这套系统除了集成为低温磁光克尔测试系统外，也可以分成室温磁光克尔和低温恒温器等两套系统单使用。已经购买了Montana C2恒温器或者NanoMOKE3磁光克尔系统的用户，也可以在此基础上升为无液氦低温磁光克尔测试系统！

2021年5月，多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统在清华大学顺利完成安装和调试，并获得用户的高度认可。该系统是由北京航空航天大学集成电路学院赵巍胜教授指导，张学莹老师带领团队根据多年积累的磁畴动力学实验技巧和 新的磁学及自旋电子学领域的热点课题研究需求设计的，也是Quantum Design中国与致真精密仪器（青岛）有限公司合作推出后在国内完成的套安装和验收。 致真精密仪器（青岛）有限公司工程师与用户的现场合影 安装精彩瞬间相比于传统的磁光克尔显微镜，该系统除了拥有高达300 nm的纵向和向克尔成像（分别对应面内和垂直各向异性样品磁畴测量），还增加了灵活的磁场探针台及面内旋转的磁场和高度智能化的软件控制系统。其中磁场探针台可以同时施加面内和垂直的磁场，通过智能控制系统，能够让用户利用软件定义电、磁等多种想要的波形，一键触发后，在样品上可同步施加垂直/面内磁场、电流脉冲、微波信号，进行磁光克尔成像及微区磁滞回线提取、局部饱和磁化强度Ms表征、局部各项异性能K的表征、海森堡交换作用常数Aex，Dzyaloshinskii-Moriya作用的表征等，在磁性薄膜材料和自旋电子器件动力学分析领域有着突出的优势。这套多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统历经5年多的研发历程，在北航集成电路学院、北航青岛研究院的支持下，经过了3轮迭代和试用，在致真精密仪器（青岛）有限公司团队进行工程化之后，形成了性能稳定，功能多样，多场景适配改装方便的系统。该产品还获得了青岛市市长杯创新创业大赛一等奖。北航团队在该设备的强大功能支撑下，在DMI测量[1]、自旋轨道矩（SOT）效应研究[2]、磁畴壁动力学[3-4]、磁性材料和自旋电子器件研究[5]等方面，取得了丰富的成果。同时，该设备还可用于永磁材料和硅钢等软磁材料的磁畴分析等。该设备的成功落户标志着国产商用磁光克尔显微镜领域的长期空白得以弥补。作为北航集成电路学院工艺与装备系孵化的公司，致真精密仪器（青岛）有限公司传承了北航文化，响应在高端科研设备方面的需求，与时俱进，精益求精，敢于啃硬骨头，做高品质高可靠性产品。同时，作为本土企业，致真精密仪器会始终与用户保持良好沟通，紧密追踪前沿热点，以用户的需求和科学发展方向为指引，将 新的测试技术融入到产品中去，为新老用户持续做好服务，支持中国甚至全球更多的科研者的科学探索。目前，该系统已经更新至三代，感谢所有提出过建议的老师和同学们，也欢迎大家继续提供宝贵的意见！在此，特别感谢清华大学的老师对我们的信任与支持，祝他们科研顺利，硕果累累！目前，这款多功能高分辨率磁光克尔显微成像系统已经获得了清华大学、中国科学院物理研究所、北京工业大学、上海科技大学等客户多套订单。 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。 样机体验：目前，致真精密仪器（青岛）有限公司可对相关领域感兴趣的科学工作者提供测样体验，欢迎感兴趣的老师或同学通过拨打电话010-85120280或发送邮件至info@qd-china.com体验磁光克尔显微成像全新技术！ 参考文献：[1]. Cao, A. et al. Tuning the Dzyaloshinskii–Moriya interaction in Pt/Co/MgO heterostructures through the MgO thickness. Nanoscale 10, 12062–12067 (2018).[2]. Zhao, X. et al. Ultra-efficient spin–orbit torque induced magnetic switching in W/CoFeB/MgO structures. Nanotechnology 30, 335707 (2019).[3]. Zhang, X. et al. Low Spin Polarization in Heavy-Metal–Ferromagnet Structures Detected Through Domain-Wall Motion by Synchronized Magnetic Field and Current. Phys. Rev. Appl. 11, 054041 (2019).[4]. Zhang, Y. et al. Domain-Wall Motion Driven by Laplace Pressure in CoFeB/MgO Nanodots with Perpendicular Anisotropy. Phys. Rev. Appl. 9, 064027 (2018).[5]. Zhang, X. et al. Spin‐Torque Memristors Based on Perpendicular Magnetic Tunnel Junctions for Neuromorphic Computing. AdvancedScience 8, 2004645 (2021).