科學(xué)家首次繪制出3D磁疇圖像

據(jù)美國科學(xué)促進會官方網(wǎng)站近日報道，德國和瑞士科學(xué)家利用中子成像技術(shù)首次繪制出磁疇的3D圖像，這對進一步了解磁疇的材質(zhì)屬性和物理法則具有十分重要的意義，有利于最大限度地減小磁疇壁的電損耗，讓硬盤和電池充電器等存儲介質(zhì)更加有效地工作。這一成果將發(fā)表在最新一期《自然·通信》雜志上。

磁疇理論是用量子理論從微觀上說明鐵磁質(zhì)的磁化機理。所謂磁疇，是指磁性材料內(nèi)部的一個小區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)部包含大量原子，各個磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。同一磁疇內(nèi)的原子磁矩都相同，但不同磁疇的磁矩卻各異，因此，磁疇磁場的方向就在磁疇壁這里發(fā)生了改變。科學(xué)界對磁疇理論的研究一直停留在二維圖像和材料表層的層面上，只能針對磁疇的橫截面進行研究。

由德國國立赫爾姆霍茨—柏林中心應(yīng)用材料研究所的英戈·曼克領(lǐng)導(dǎo)的這一研究小組以磁疇壁作為研究對象，用中子代替X射線，研究了磁疇壁磁場的變化。如同水能使光線彎曲一樣，磁場也能讓中子小幅度地偏離其運轉(zhuǎn)軌道。但是，磁場對中子這種轉(zhuǎn)向所起的作用非常小，以至于用中子射線照相幾乎捕捉不到。研究人員從各個方向朝樣本發(fā)射射線，并利用幾個衍射光柵將發(fā)生轉(zhuǎn)向的射線分離出來。根據(jù)分離出來的射線的變化，科學(xué)家就可以計算出所有磁疇的形狀，進而繪制出了整個磁疇網(wǎng)的3D圖像。