近期，中科院合肥研究院強(qiáng)磁場中心陸輕鈾課題組自主研制成功首個超導(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(shí)現(xiàn)了材料磁疇結(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)表于著名顯微學(xué)期刊Ultramicroscopy上。

　　受制于傳統(tǒng)強(qiáng)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缓雎浴＿@是磁力顯微鏡在強(qiáng)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(qiáng)。旋轉(zhuǎn)磁力顯微鏡的研制成功則很好地解決了這兩個問題。 

　　研究團(tuán)隊(duì)通過改造其發(fā)明的“蜘蛛馬達(dá)”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，很好地實(shí)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(tuán)隊(duì)利用該裝置對La_2/3Ca_1/3MnO₃ (NdGaO₃襯底) 40 nm 薄膜進(jìn)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。

       該裝置的研制成功為實(shí)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，也為其推廣至更強(qiáng)磁場與極低溫條件成為可能。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2020.113071 

　　旋轉(zhuǎn)鏡體設(shè)計(jì)圖   

　　磁疇隨磁場方向的變化