周剑平：多铁电材料的追梦征程

本刊记者 高艳华

周剑平：多铁电材料的追梦征程

本刊记者 高艳华

电和磁的联系最早可追溯到1820年，奥斯特偶然发现电流会影响周围磁针的指向。随后，安培和法拉第等人发展了电磁学理论。19世纪，麦克斯韦集电磁学大成，总结出经典电动力学统一理论。这些探索和发现对人类社会产生的影响众所周知。跨越多个世纪后的今天，陕西陕西师范大学物理学与信息技术学院周剑平教授站在这些科学巨人的肩膀上，以多铁性材料的研究工作，延续着人类对磁电的追梦之程。

多铁电材料是一种同时具有铁电、铁磁及铁弹两者或两者以上耦合性质的多功能材料。其独特的磁电耦合效应具有重要的科学意义，多铁性材料的研究是一个跨学科、蕴含着丰富的材料科学与物理研究课题、以及可预期的广阔应用前景的前沿研究领域。

多铁电材料研究已然成为学术界关注的热点之一。周剑平投身其中，与其丰富的经历有关：他先后就读于北京科技大学、中科院半导体研究所，获博士学位。2004年起在清华大学材料系从事博士后研究工作，后到陕西师范大学从事科教工作至今。因意识到多铁性材料研究工作的重要性，多年开展多铁性方面的研究工作，涉及铁电、铁磁等相关领域知识，从事多铁性纳米材料的制备及性能、磁电耦合机理的研究。包括单相多铁性纳米材料的制备和性能研究，多铁性纳米复合材料的制备、耦合特征的研究。先后参加了国家“973”项目，“863”项目，国家自然科学基金重点项目的研究，主持完成中国博士后科学基金1项，目前主持2项国家自然科学基金，并且在2009年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。近年来，在国内外学术期刊发表学术论文60余篇，其中以第一作者发表SCI收录文章20余篇，出版教材2部。

随着电子器件集成化程度越来越高，人们期望器件小型化，材料性能的多功能化，对材料性能的研究深入到纳米尺寸。多铁性材料同时具有铁电性和铁磁性，由于其独特的介电、压电、磁学以及光学等性能具有丰富的物理内涵和机制，成为材料科学和凝聚态物理的一个重要分支。而且多铁性材料中的磁和电之间存在相互作用，可以通过外加磁场控制电极化或通过外加电场控制磁化。为器件的设计提供一个新的自由度，受到广泛的关注和研究。站在研究第一线，周剑平关注不同结构的多铁性新型材料的开发和设计。

当然，开发和设计之路并不是一帆风顺：多铁性材料的磁电耦合效应使得人们在基于电荷序和自旋序设计器件之外有了一个新的自由度来设计新型磁电器件，从而能够促进微电子器件的多功能化、集成化、微型化，并为微电子技术和信息技术带来革命性的进步。因此这一研究领域在国际国内受到广泛关注。但是目前多铁材料的研究仍然处在探索阶段，其主要原因为大部分多铁材料在常温下磁电效应非常微弱。

“无限风光在险峰”，深谙科学研究价值所在的周剑平选择了迎难而上。在项目研究中，他着重于研究单相和复合磁电材料在纳米尺度上的行为。主持的项目研究纳米尺度下磁电的耦合特征，为磁电材料的应用提供依据。

“对于BiFeO3来说，对其纳米材料的尺寸和形貌控制有助于揭示其磁性、铁电性以及磁电耦合特征的微观机理，我们利用水热法控制BiFeO3的尺寸和形貌，研究尺寸和形貌对其磁性能、电性能及其耦合的影响，有助于揭示其磁电耦合机理。对于复合材料来说，研究不同相的界面问题是揭示其耦合行为的基础，实现异相的共格生长是复合材料的追求目标，也是材料制备的一个难点，对揭示材料纳米尺度上的耦合行为是非常重要的，在材料学和凝聚态物理学方面均具有非常重要的意义。”对于自己的主要研究对象及未来的研究方向，周剑平有着清醒的认识和清晰的规划，难怪有其他媒体称，这都是出于他“铁的追求与信仰”。

回顾过去，几个世纪以前，人类还在为没有方便快捷的照明工具而苦苦追寻，为找不到持续可靠的动力之源而绞尽脑汁。现如今，“不怕做不到，只怕想不到”已经成为许多现代人的座右铭，从周剑平所从事多铁性材料研究工作的进展里，或许，我们更有信心来共同期待人类美好的未来生活。