中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心薛飛研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)幾年潛心探索，實(shí)現(xiàn)了非特定形狀納米樣品單體磁化過(guò)程的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。研究團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)現(xiàn)一種新的納米樣品轉(zhuǎn)移組裝方法，使用一臺(tái)自主研制的動(dòng)態(tài)懸臂梁測(cè)磁裝置，成功觀測(cè)到了納米顆粒樣品中的單磁疇變化。相關(guān)技術(shù)成果將應(yīng)用于納米結(jié)構(gòu)的磁性探測(cè)，推動(dòng)納米磁性和低維材料磁性實(shí)驗(yàn)研究的發(fā)展。

　　動(dòng)態(tài)懸臂梁測(cè)磁裝置利用靈敏懸臂梁，測(cè)量樣品磁性變化時(shí)伴隨的樣品角動(dòng)量變化。由于其工作原理的特點(diǎn)，對(duì)待測(cè)樣品的形狀和導(dǎo)電性均沒(méi)有特殊要求，是一種非常有應(yīng)用潛力的小樣品磁表征技術(shù)。此前國(guó)際范圍該領(lǐng)域內(nèi)，由于缺乏有效的納米樣品轉(zhuǎn)移和組裝方法，動(dòng)態(tài)懸臂梁測(cè)磁學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象局限于一維的納米線和納米管。薛飛團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的納米樣品轉(zhuǎn)移組裝方法，利用聚焦離子束（FIB）- 掃描電子顯微鏡（SEM）雙束系統(tǒng)和納米機(jī)械手，能夠可靠地將任意形狀納米樣品有效轉(zhuǎn)移至用于超靈敏扭矩探測(cè)的微納懸臂梁上。使用該技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)成功探測(cè)到了直徑小于100納米的單個(gè)納米樣品中的磁疇翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁矩探測(cè)靈敏度達(dá)到1×10^-15 emu量級(jí)，比商業(yè)振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)靈敏度好一千萬(wàn)倍。

　　納米磁性結(jié)構(gòu)在很多研究和工業(yè)領(lǐng)域都具有重要應(yīng)用，如拓?fù)浯判浴⒌途S磁性、高密度磁記錄，磁傳感器和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。在這些研究和應(yīng)用中，納米磁性結(jié)構(gòu)的磁各向異性、矯頑力、飽和磁化的定量分析是十分重要的。受限于磁探測(cè)靈敏度，商用振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)無(wú)法分辨單個(gè)納米樣品磁矩變化。要獲得足夠的信號(hào)強(qiáng)度，商用振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)需要同時(shí)測(cè)量幾百萬(wàn)個(gè)樣品，只能得到這些納米樣品的平均性質(zhì)和參數(shù)。因此，要深入研究納米磁性，就需要對(duì)單個(gè)納米樣品的磁性進(jìn)行表征。

　　研究成果以Method for assembling nanosamples and a cantilever for dynamic cantilever magnetometry 為題在線發(fā)表于美國(guó)物理學(xué)會(huì)期刊Physical Review Applied上。該工作得到中科院合肥科學(xué)中心技術(shù)發(fā)展基金、國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。

　　文章鏈接

　　納米顆粒轉(zhuǎn)移流程(圖1-4)；納米顆粒樣品SEM圖（圖5）；納米顆粒樣品與懸臂梁裝配示意圖（圖6）；納米顆粒樣品掃場(chǎng)數(shù)據(jù)（圖7）。