科学家首次绘制出3D磁畴图像

据美国科学促进会官方网站近日报道，德国和瑞士科学家利用中子成像技术首次绘制出磁畴的3D图像，这对进一步了解磁畴的材质属性和物理法则具有十分重要的意义，有利于最大限度地减小磁畴壁的电损耗，让硬盘和电池充电器等存储介质更加有效地工作。这一成果将发表在最新一期《自然·通信》杂志上。

磁畴理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。所谓磁畴，是指磁性材料内部的一个小区域，每个区域内部包含大量原子，各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。同一磁畴内的原子磁矩都相同，但不同磁畴的磁矩却各异，因此，磁畴磁场的方向就在磁畴壁这里发生了改变。科学界对磁畴理论的研究一直停留在二维图像和材料表层的层面上，只能针对磁畴的横截面进行研究。

由德国国立赫尔姆霍茨—柏林中心应用材料研究所的英戈·曼克领导的这一研究小组以磁畴壁作为研究对象，用中子代替X射线，研究了磁畴壁磁场的变化。如同水能使光线弯曲一样，磁场也能让中子小幅度地偏离其运转轨道。但是，磁场对中子这种转向所起的作用非常小，以至于用中子射线照相几乎捕捉不到。研究人员从各个方向朝样本发射射线，并利用几个衍射光栅将发生转向的射线分离出来。根据分离出来的射线的变化，科学家就可以计算出所有磁畴的形状，进而绘制出了整个磁畴网的3D图像。