物理学院三束实验室
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  赵纪军教授课题组在金属小团簇磁各向异性调控方向取得重要进展

信息存储最主要的方式是利用磁性材料实现的磁存储。随着存储器件越来越快的小型化,磁性单元的尺寸也越来越小。此时,足够大的磁各向异性能(MAE)变得非常重要,因为它能维持磁性单元磁化方向在高温下不发生无效翻转,从而确保信息安全。纳米尺度的过渡金属团簇通常具有较大的MAE,在高密度磁存储领域有诱人的应用前景。近年来,甚至有实验证明了原子尺度的磁信息存储的可行性。

 

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赵纪军教授与苏州大学胡军教授、美国内布拉斯加大学林肯分校曾晓成教授合作,基于第一性原理计算和磁性理论分析,首次提出采用非金属元素改变过渡金属铱二聚体的分子轨道,从而调控磁各向异性的新思路,将小团簇的MAE77 meV大幅提高到294 meV,为目前国际上报道的最高值。这种具有强磁各向异性的小团簇,将为高密度永磁存储和微型自旋电子器件提供理想的构造单元。该成果以“Large magnetic anisotropy in chemically engineered iridium dimer”为题,在线发表在2018115日出版的《Communications Physics》上,论文第一作者为大连理工大学物理学院、三束实验室博士研究生梁晓庆,共同通讯作者为苏州大学胡军教授、大连理工大学赵纪军教授和内布拉斯加大学曾晓成教授。该成果得到中国国家自然科学基金项目的资助。

论文网址为:https://www.nature.com/articles/s42005-018-0078-4

Communications Physics》是Springer出版集团Nature旗下新创办的物理类综合性开源期刊,主要收录以物理科学为中心主题的高质量研究成果。

 

 

※ 邱志勇教授团队科研成果发表在材料物理领域顶级期刊《Nature Materials

邱志勇教授团队针对当前自旋电子学研究中自旋流调控这一核心科学问题,以反铁磁材料体系为核心对象积极寻求自旋流调控的解决方案并取得了重大进展。率先发现反铁磁局域磁矩取向对自旋流的传输能够进行有效控制;在一维反铁磁绝缘体中首次观测到了对于自旋流传输的金属-绝缘体相变;并首次实现了对自旋流传输过程的直接有效的磁场调控。该效应被命名为自旋庞磁阻效应,颠覆了现存的所有自旋流调控方案,可被直接应用于实现新一代基于自旋流的磁存储器件。该工作以通讯形式发表于材料物理领域顶级期刊《Nature Materials》,并被其New & Review栏目重点介绍。    

自旋庞磁阻的概念图

 

    该工作从实验上系统研究和证实了自旋流的传输与反铁磁磁矩间的关联性,更进一步刷新了反铁磁材料中自旋流传输的物理图像。为自旋流的调控指示了一个崭新的思路,使反铁磁材料成为替代铁磁材料解决基于自旋的磁存储器(STT-MRAM)低效率/高成本技术瓶颈的一个全新突破口。

 

 

※李廷举教授团队荣获国家技术发明二等奖

  本实验室李廷举教授团队与企业合作研究的“铬锆铜合金接触线制备技术”喜获国家技术发明二等奖。该项技术是决定列车持续高速奔跑的关键因素之一。采用该项技术,我国京沪高铁跑出了最高时速486.1 km/h,刷新了高铁试验运营的世界纪录。这个速度相当于2010年最先进的波音飞机起飞的速度。

  世界高速铁路,无一例外都是电气化铁路,列车通过接触网取电,获得高速前进动力。接触网,也就是我们看到的悬挂在列车上方5米多距离的那些导线。但实际上,这些导线可不像看起来的那么普通,高铁系统对接触网导线性能有着极高要求,既要具有高强度、高导性,也要具有能够承载大电流、耐高温、抗氧化和耐腐蚀等性能。列车行驶时,受电弓将以每秒近100米的惊人速度刷过接触网,受电过程哪怕有一刹那中断,列车速度就会立即下降。尤其是当列车时速超过300公里时,接触网导线更是决定列车能否持续高速奔跑的关键因素之一。只有接触网线路高度平顺,导电性能绝佳,列车才能够获得持续强大动力达到更高时速。然而在金属材料学中,强度和导电率恰恰是一对矛盾,金属强度越高,反而导电性越差;相反导电性越高,强度越差。因此寻找高强高导接触网导线,一直被业界视为摘取高铁牵引供电核心技术“皇冠上的明珠”。 

  越是对铁路载重、时速和气候环境等高要求的地方,铬锆铜合金接触线越是适用。目前,李廷举教授团队研发的铬锆铜合金接触线已经被应用于京沪铁路、大西铁路、武广铁路、朔华重载铁路等铁路沿线。“我们相信特别是在国家提出‘一带一路’战略格局引领下,铁路将会在其中发挥重要作用。而铁路所经地域环境的多样性和复杂性也将会对接触导线的性能提出更高要求。”李廷举教授介绍说。如今,李廷举教授团队正在全力致力于新一代铬锆铜合金的研制,他们希望能够为“一带一路”建设助力,让中国高铁与世界联通。

  在国家科技创新政策的引领下,本实验室高度重视科技工作发展,取得了一系列高水平的科技成果。为促进国家及相关行业的科技发展做出了积极贡献。