北京大學應用磁學研究中心有什麼黑科技?

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楊金波教授, 北京大學物理學院,北京大學應用磁學中心負責人。

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實驗室簡介

北京大學應用磁學中心的前身是1955年成立的北京大學磁學教研室。早期研究的課題包括:具有尖晶石、石榴石和磁鉛石結構鐵氧體的亞鐵磁性及其在矩磁、旋磁、軟磁和永磁方面的應用;稀土-過渡族金屬間化合物的結構與磁性;晶態、非晶態薄膜、多層膜磁性,磁光效應、巨磁阻效應;磁化過程宏觀量子效應;磁記錄。應用磁學中心成立於2000年。中心的科學研究長期以來致力於結合我國資源特點,重點研究稀土金屬4f電子和過渡族金屬3d電子的特性,研究3d-4f金屬間化合物的形成條件和宏觀磁性與微觀結構的聯繫,在此基礎上探索有應用價值的新型磁性材料。

開創性的工作如下

1990年,北大磁學教研室發現了在1:12型合金中氮的間隙原子效應。基於研究在稀土-鐵合金中宏觀磁性與微觀結構的聯繫所形成的思想,首次把氮原子加入到R(Fe,M)12合金的結構中,而形成了相應的氮化物R(Fe,M)12Nx。根據氮化效應,在世界上首次製備出釹鐵的氮化物,簡稱釹鐵氮,成為國際磁學界開發稀土永磁材料的一個新系列。在研究氮化物的反磁化機制的基礎上,開發出製備高性能氮化物磁粉的生產工藝,可以為稀土-鐵氮化物的產業化提供核心技術。最近成功建設了各向異性釤鐵氮磁粉和磁體的年產100噸示範工程生產線, 該成果入選2014中國稀土十大科技新聞。先後獲得國家教委科技進步一等獎兩次和國家自然科學二等獎兩次,全國優秀博士論文獎,北京市科技三等獎等。發現的新型稀土-鐵氮化物還獲得中國、美國、日本和歐洲的發明專利,是國際公認的研究新型稀土鐵氮化物的先驅者。

中心研究組隸屬於北大物理學院和人工微結構國家重點實驗室,形成具有以院士、教授、副教授為主導的科研隊伍。現在的應用磁學中心有中科院院士1人,教育部新世紀人才1人,教授和副教授8人,承擔了國家863、973、985、國家自然科學基金和教育部博士點基金等項目,是一支具有活力和創新精神的研究隊伍。代表性研究成果先後在NPG Asia Mater.、Appl. Phys. Lett.、Phys. Rev. B等國際知名雜誌上發表,已發表SCI文章300餘篇,總計被引用超過2000次,獲得的國內外會議邀請報告超過20次。

當前隨著計算機等信息產品的小型化和高性能化以及以混合動力汽車和電動汽車為代表的新能源發展要求,我們開展的研究工作有:

①研究各向異性磁粉和粘結磁體的產業化核心技術,最終促成磁粉-磁體-電機的產業鏈,實現電機產品換代和行業升級;

②結合我國資源的特點,研究和開發具有我國自主知識產權和更高磁特性的下一代永磁材料,為產業化提供源源不斷的創新動力;

③研究和開發具有高使用溫度的永磁材料,以滿足風力發電和新能源汽車對磁體高溫特性提出的新要求。

同時為了迎接全球新一輪技術革命的挑戰,基於電荷與自旋是電子的兩個內稟屬性的特點,致力於研究磁電子學和新型磁結構,研究磁性和輸運等物理特性與結構的關係。我們開展的相關的研究有:

(1)自旋、軌道、谷電子學材料的結構和物性研究;

(2)磁性材料的新現象和新規律研究;

(3)低維強關聯和無序體系的磁性研究。

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