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: 8

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

钛酸锶镧钙钛矿 CO2 再氧化的组成、微观结构和循环氧化还原行为研究

2025 - 09 - 17

点击次数: 16

来源：X-MOL钙钛矿氧化物已成为固体氧化物电解槽在电解 CO2 上的热催化剂，氧化还原行为对其应用具有重要意义。在这项工作中，通过在 CO2 中再氧化处理，研究了再氧化时间和温度、循环氧化还原时间对钛酸锶镧钙钛矿氧化还原行为的影响。较高的再氧化温度（800 °C）和 240 min 的适当时间促进了表面氧、块状 Ti4+至 Ti3+和碳酸盐物质的形成，这些物质在循环氧化还原过程中进一步...

西澳棕岭稀土矿公布最终可行性报告

2025 - 09 - 17

点击次数: 15

来源：中国稀土网据MiningNews.net网站报道，经历十多年之后，北方矿产公司(Northern Minerals)终于公布了其在西澳州棕岭(Browns Range)重稀土开发项目最终可行性研究报告，结果显示技术和经济上都可行。棕岭稀土矿目标是年产磷钇矿精矿1.75万吨，总稀土氧化物(TREO)品位25%，即TREO含量为4350吨。全成本为44.70美元/公斤。与全球其他稀土矿床相比，该...

氧化铈纳米颗粒诱导水稻品种不同耐盐机制分析

2025 - 09 - 16

点击次数: 33

来源：X-MOL氧化铈纳米颗粒（CeO2NPs）可以提高作物的耐盐性，但其在耐盐性对比的水稻品种中的调控机制尚不清楚。本研究探讨了聚丙烯酸包被纳米铈（PNC）在盐敏（黄花占，H）和耐盐（香粮优 900，X）中引发的调控差异。结果表明，PNC 启动提高了两个品种的耐盐性，但潜在机制不同。在 H 品种中，耐受性增强主要归因于光合作用增强（净光合作用和蒸腾速率分别比 X 品种高 53.27%和 20.5...

美国能源燃料公司生产的镨钕通过电动汽车电机测试

2025 - 09 - 16

点击次数: 30

休斯顿，9月10日（阿格斯）—美国稀土元素公司Energy Fuels于9月9日宣布，其国内开采和加工的镨钕氧化物通过了用于电动汽车电机的所有质量保证测试。Energy Fuels在其位于犹他州的White Mesa工厂生产了高纯度的镨钕氧化物，韩国浦项制铁公司将其进一步加工成镨钕金属、钕铁硼合金烧结块和高性能、高温钕铁硼稀土永磁体。今年3月，该公司与浦项制铁签署了一项协议，使其生产的镨钕氧化物获...