近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場中心陸輕鈾課題組自主研制成功超導(dǎo)磁體中的可整體旋轉(zhuǎn)磁力顯微鏡（MFM），即探針與樣品一同在磁場中旋轉(zhuǎn)，磁場方向在平行于樣品與垂直于樣品間連續(xù)變化，從而在非矢量型超導(dǎo)磁體中實現(xiàn)材料磁疇結(jié)構(gòu)相對于磁場方向不同角度的各向異性成像測量。在La_2/3Ca_1/3MnO₃(NdGaO₃襯底)40 nm薄膜的磁疇表征中，研究發(fā)現(xiàn)鐵磁疇中的電子磁矩方向會隨著磁場方向的變化而變化，但電子磁矩始終被限制在磁疇壁內(nèi)。該研究成果以A mechanical rotatable magnetic force microscope operated in a 7 T superconducting magnet為題在線發(fā)表于顯微學(xué)期刊Ultramicroscopy上受制于傳統(tǒng)強磁體口徑尺寸，在磁力顯微鏡的磁性研究過程中，磁場通常只能垂直于樣品表面施加。所以，對于單晶材料以及器件等重要各向異性磁性樣品而言，磁場方向?qū)Σ牧洗判杂绊懙难芯砍１缓雎?。這是磁力顯微鏡在強磁體中對各向異性磁性材料表征時存在的普遍缺陷。矢量磁體（X與Z兩方向線圈產(chǎn)生的磁場疊加成方向可變的合磁場）能夠避免此問題，但其價格高昂且通常只有一個方向的磁場較強。旋轉(zhuǎn)磁力顯微鏡的成功研制很好地解決了這兩個問題。

研究團隊通過改造其發(fā)明的“蜘蛛馬達”結(jié)構(gòu)，制作出了小而緊湊的磁力顯微鏡鏡體，擺脫了7 T超導(dǎo)磁體孔徑對鏡體尺寸的限制，實現(xiàn)了磁力顯微鏡整個鏡體在超導(dǎo)磁體孔徑中的旋轉(zhuǎn)，從而磁體的最高場可在0到90度的樣品夾角范圍施加于待測樣品；同時測量溫度可覆蓋從液氦低溫到室溫范圍。研究團隊利用該裝置對La_2/3Ca_1/3MnO₃(NdGaO₃襯底) 40 nm薄膜進行磁場變向時的磁疇成像表征，發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁場方向由面外逐步轉(zhuǎn)向面內(nèi)時，鐵磁疇中的磁矩也逐漸轉(zhuǎn)向到平行于樣品表面并形成類似面內(nèi)的N-S結(jié)構(gòu)，但始終被初始疇壁所限制，反映出疇壁能、取向能之間一定的定量關(guān)系。

該裝置的成功研制為實現(xiàn)高場全角度各向異性磁結(jié)構(gòu)成像提供了測量平臺，也使其推廣至更強磁場與極低溫條件成為了可能。

論文鏈接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304399120302229

旋轉(zhuǎn)鏡體設(shè)計圖

磁疇隨磁場方向的變化