高精度光学浮区炉助力单晶样品在磁电领域取得重要进展
发布日期：2021-12-27
在人类漫长的历史发展长河中，“材料学”贯穿了其整个历程。从人类活动早期开始使用木制工具，到随后的石器、金石并用（此时的金属主要指铜器）、青铜、铁器等各个时代，再到后来的蒸汽、电气、原子、信息时代，每个发展阶段无不伴随着人类对材料的认识和利用。在诸多材料中，铁是人类早认识和使用到的材料之一，就我们中国而言，早在西周以前我国就已开始将铁用于生产生活中[1]；人们在长期的实践中也开始认识到了相关材料的磁性并将其运用于实践当中，比较有代表性的就是司南的发明。这些在不少历史典籍中都有记载，比如：《鬼谷子·谋篇第十》记载：“故郑人取玉也，载司南之车，为其不惑也。夫度材量能揣情者，亦事之司南也”；《梦溪笔谈》提到：“方家以磁石磨针缝，则能指南”；《论衡》书曰：“司南之杓，投之于地，其柢指南”等等[2]。由此可见，人们对磁性材料的兴趣也算由来已久。
当时代来到21世纪，化学、物理、生物、医学、计算机等各个领域的技术都有了的突破，先进的生产力也将人类的文明推进智能工业化、信息化时代，随着而来的是人们对材料的更高要求。在诸多材料当中，由于多铁材料兼具铁磁、铁电特性，二者之间有着独特的磁电耦合特性；与此同时，磁场作用下的电极化和电场作用下的磁极化等性质为未来功能材料探索和发展提供了更为宽广的选择和可能，在存储、传感器、自旋电子、微波器件、器件小型化等领域拥有巨大的潜在应用价值。2007年的《科学》杂志对未来的热点发展问题进行了报道，其中，多铁材料作为的物理类问题入选[3]。因此，研究并深刻理解磁电耦合和多铁材料背后的机理，有着非常重要的理论价值和实践意义。
近期，哈尔滨工业大学的W.Q.Liu等人对磁电材料Mn4Nb2O9单晶样品进行了仔细的研究。研究表明：零磁场测试介电常数时，没有发现介电常数的反常，此时Mn4Nb2O9基态表现为顺电特性；而在磁场条件下，介电常数在Neel温度处发生突变的峰，且随着磁场的增加介电峰也增强，且峰位向低温端偏移，这意味着磁场有抑制反铁磁转变的趋势；高场（H≥4T）下的介电常数-温度依赖关系也跟H2正比关系，由此也表明Mn4Nb2O9是线性磁电材料。更多研究结果可参考文献[4].
以上图片引自文献[4].
我们非常荣幸将Quantum Design Japan公司（以下简称QDJ）生产的高精度光学浮区法单晶炉安装于哈尔滨工业大学，并助力W.Q.Liu等学者研究制备出Mn4Nb2O9单晶样品。QDJ公司生产的光学浮区法单晶炉适用于超导材料、铁电材料、磁性材料、半导体材料、光学材料等多种领域材料的晶体制备工作。
该设备主要的技术特色：
■ 占地空间小，操作简单，易于上手，独立支撑设计
■ 采用镀金双面高效反射镜，加热效率更高，温场更加均匀
■ 可实现高温度2100°C-2200°C（验收依据为：熔融尖晶石标样）
■ 稳定的电源
■ 内置闭循环冷却系统，无需外部水冷装置
■ 采用商业化标准卤素灯
日本QDJ公司推出的高精度光学浮区法单晶炉外观图
参考文献：
[1]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1713600818043231130&wfr=spider&for=pc
[2]. https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%B8%E5%8D%97/3671419?fr=aladdin
[3]. https://www.science.org/doi/10.1126/science.318.5858.1848
