应用磁学
2025, 74 (23): 237201.
doi: 10.7498/aps.74.20251162
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综述了布里渊光散射(Brillouin light scattering, BLS)技术的基本原理、发展历程及实验装置演化, 并深入探讨了其在现代科学研究中的多领域应用. BLS技术基于光子与材料中元激发(如磁子、声子)的非弹性散射过程, 通过精确测量散射光的频移, 可获取这些准粒子的能量、动量及相互作用等关键物理信息. 自1914年布里渊首次提出理论预测以来, BLS技术经历了显著的技术演进: 从早期仅能实现单一波矢的选择性测量, 逐步发展为兼具微米级空间分辨率、纳秒时间分辨率和相位测量能力的高精度表征手段. 这一技术演化过程不仅拓展了布里渊光散射在凝聚态物理研究中的应用范围, 更使其成为研究磁子动力学和声子输运现象的重要工具. 本文详细阐述了串联法布里-珀罗干涉仪的工作原理及其在BLS高精度光谱分析中的核心作用, 并结合近年来一系列前沿研究案例, 系统展示了BLS技术在自旋波色散关系测量、非互易传播特性研究、非线性动力学表征、磁声耦合效应, 以及生物力学分析等领域的独特优势. 随着BLS技术的持续优化及其与新兴表征方法的交叉融合, 布里渊光散射作为一种多维度、高灵敏度的光学无损探测平台, 将在材料科学、量子信息、生物医学等前沿领域发挥更加关键的作用.
2025, 74 (23): 237501.
doi: 10.7498/aps.74.20251317
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磁制冷技术具有绿色环保和节能高效等优点, 被认为是有望取代气体压缩制冷技术的新一代制冷技术. 但目前磁制冷材料往往相变温区过窄(≤10 K), 需多个成分的材料叠加才能满足实际的制冷温跨. 本研究选择典型的La(Fe, Si)13基磁制冷材料, 创新采用梯度激光粉末床熔融技术, 3D打印出水平成分梯度的La0.70Ce0.30Fe11.65–xMnxSi1.35 (Mn含量从0—0.64连续变化)合金. 系统表征其显微结构、磁学性能及磁热效应可知, 该技术可实现成分沿粉末床平面的可控梯度分布与高通量制备, 从而实现了该梯度合金居里温度从134—174 K宽温区的连续变化. 随Mn含量增加, 合金相变从弱一级相变逐渐变为二级相变, 磁熵变曲线峰型从“尖而高”变为“宽而平”, 半高宽温区扩大至83.3 K, 使得梯度合金始终保持较高的制冷能力RC (~130 J/kg, 3 T). 本研究通过梯度增材制造突破传统材料制备与性能瓶颈, 为磁制冷材料高通量制备与性能优化提供全新技术路径.
2025, 74 (23): 237502.
doi: 10.7498/aps.74.20251210
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氢化或质子化通过引入离子功能调控自由度从而调控关联氧化物材料体系中多重自由度间的关联耦合效应, 突破固溶度极限的限制, 协同触发关联氧化物发生电子相变与磁转变, 为探索材料体系中的新奇物态提供了新途径, 在人工智能、关联电子器件及能量转换等领域展现出广阔的应用前景. 本文利用激光分子束外延法制备出亚稳态VO2(B)/La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)异质结, 基于氢离子演化方法, 借助多功能氧化物异质结中关联电子与铁磁序间的关联、耦合与重构, 发现体系中弱铁磁绝缘相的新物态并涌现出丰富的结构演变与电子态重构等拓扑化学转变. 氢化触发VO2(B)/LSMO异质结体系的可逆磁电相变归因于氢化相关电子掺杂占据Mn元素eg (↑) 轨道而引发的电子局域化效应以及离子掺杂抑制Mn3+-Mn4+间的双交换相互作用. 本工作为探索关联氧化物材料体系中的新奇物态、莫特物理及其功能特性的器件化提供了可行的途径.
