国外研究团队首次利用X射线激光改变稀土元素的磁性

日期： 2024-07-25

浏览次数: 3

来源：国家稀土功能材料创新中心

稀土磁性材料的特殊性质源于4f电子层，迄今为止，4f电子的磁性被认为几乎不可能控制。

现在，来自 HZB、柏林自由大学和其他机构的团队首次证明激光脉冲可以影响 4f 电子，从而改变其磁性。这一发现是通过 EuXFEL 和 FLASH 的实验得出的，为利用稀土元素进行数据存储开辟了一条新途径。

我们所知的最强磁铁是以稀土元素为基础的。它们的 4f 电子决定了它们的磁性：它们产生很大的磁矩，即使化学环境发生变化，磁矩也能保持。这意味着稀土元素可以用于非常不同的化合物和合金中，而不会改变其特殊的磁性。

到目前为止，人们认为，即使用激光脉冲激发材料，4f 电子的磁性也不会改变。但事实上，这是可能的，正如来自 HZB、柏林自由大学、DESY、欧洲 X 射线激光器 XFEL 和其他机构的团队现在所证明的那样。

4f 电子的空间排列可以通过激光激发短暂切换。这也会改变它们的磁性。这种效应为快速高效地控制磁性稀土材料开辟了新的可能性。该研究现已发表在《科学进展》杂志上。

在 EuXFEL 和 FLASH X 射线激光器上研究铽

研究团队在X射线激光器EuXFEL和FLASH上进行了实验，分析了铽的样品。铽是一种稀土元素，原子序数为65，4f轨道上共有8个电子。用超短激光脉冲激发样品，然后用X射线光谱进行分析。

研究中使用的软X射线辐射能够非常灵敏地确定材料的电子结构。实验表明，在激光激发后，4f电子短暂地切换到具有不同空间分布的轨道。这是由于5d电子的散射过程，这在以前从未考虑过。激光激发对4f电子的重新分布导致其磁性发生短暂转变。

稀土材料作为数据存储设备

这种受控切换为稀土材料开辟了新的应用，例如节能、快速的信息存储设备。到目前为止，稀土还没有用于磁存储介质。

最新的存储介质是所谓的 HAMR（热辅助磁记录）数据存储设备，其中磁性结构由激光脉冲加热，以便通过磁铁进行切换。

借助更强大的稀土磁铁，超短激光脉冲现在可以激发 4f 电子并实现切换——这种电子效应甚至比 HAMR 存储器中的加热机制更快、更有效。

BESSY II 的超短 X 射线脉冲高分辨率光谱分析

这项研究的开展得益于近几十年来加速器式 X 射线源的开发，这种 X 射线源可以产生超短 X 射线脉冲。这些 X 射线源可以在几飞秒的时间尺度上观察磁性材料中的基本过程。一飞秒（10 -15秒）是十亿分之一秒的百万分之一。光在 300 飞秒内传播的距离约为一根头发的宽度。

这项工作在欧洲 X 射线激光器EuXFEL 和汉堡 FLASH 上进行。HZB 还运行着一个短脉冲 X 射线源，该源将在今年年底前进行扩展，专门用于高光谱分辨率的实验。届时，BESSY II 也将为此类实验提供最佳条件。柏林是世界领先的超快磁效应研究中心之一。

上一篇：包头市年产12万吨镧铈应用稀土新材料转化基地项目竣工下一篇：氟化物吸附用含氧化镧/含氧化镧吸附剂的强制水解合成

Hot News / 相关推荐

稀土产业一瓶颈问题取得研发新突破

2024 - 10 - 30

点击次数: 0

来源：新华网新华网呼和浩特10月25日电（郝芳芳李宝乐）包钢（集团）公司消息，我国稀土产业一个瓶颈问题在技术研发上取得新突破。近日，包钢（集团）公司首席技术专家崔建国及团队承接的科技部重点研发计划，“混合稀土精矿酸碱浆化分解工艺及烟气资源化利用技术集成示范”课题工艺核心环节之一的“混合稀土精矿酸碱浆化分解工艺”完成中试验证。据介绍，这项工艺针对稀土及共伴生资源利用率低下，混合酸性尾气、放射性废渣...

国家工程技术研究中心在二维异质结多铁方向取得重大突破

2024 - 10 - 30

点击次数: 1

来源：电子科技大学近日，我校国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心邓龙江院士/彭波教授团队在《Advanced Materials》上发表了题为《Robust Electric-Field Control of Colossal Exchange Bias in CrI3 Homotrilayer》，以及在《Nano Letters》上发表了题为《Nonreciprocal and Nonvolat...

澳大利亚西奥伦塔铌稀土矿等进展

2024 - 10 - 29

点击次数: 1

来源：自然资源部WA1资源公司（WA1 Resources）在西澳大利亚的西奥伦塔（West Arunta）项目鲁尼（Luni）矿床钻探见富矿。主要见矿情况为：◎在68米深处见矿20米，铌（Nb2O5）品位6.4%；◎在42米深处见矿66米，品位2.2%。另外，钻探在东南部见到高品位稀土矿化。LUSD-0004孔在104米深处见矿27米，总稀土氧化物品位3%。目前，该项目有三台钻机在施工。巴西稀土...

物理与电子工程学院稀土发光显示材料与器件团队发表最新研究成果

2024 - 10 - 29

点击次数: 2

来源：南阳师范学院本网讯（通讯员杨刚张君）近日，物理与电子工程学院稀土发光显示材料与器件团队的研究成果《Long-Wavelength Afterglow Emission with Nearly 100% Efficiency through Space-Confined Energy Transfer in Organic-Carbon Dot Hybrid》在Nano Letters（中...