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铁磁学外传—（9）国内大家知多少: yangfangimr 2010-5-31 15:43; 沧海横流，方显英雄本色！让我们再一次回头看看那些岁月长河中的身影，他们曾为中国磁学的发展贡献了毕生精力，中国磁学的发展史上应该铭记他们的名字！叶企孙 (1898.7.16~1977.1.13) 上海人。中国卓越的物理学家、教育家，中国物理学界的一代宗师。老先生在物理学上重要研究成果有两个：一是用 X 射线精确地测定普朗克常数 h ，得出当时用 X 射线测定 h 值的最高的精确度；二是开创性地研究了流体静压力对铁磁性金属的磁导率的影响，这是本世纪 20 年代在物质铁磁性方面的一项重要研究工作，受到了世界各地科学界的重视。他的重大贡献还在于在科学教育和科学的组织管理方面。他建立了清华大学物理系和理学院，建设了北京大学物理系磁学研究室。他对本世纪上半叶中国物理学教育和科学发展作出了巨大的贡献。 1999 年 9 月 18 日，中共中央、国务院、中央军委在北京召开大会，隆重表彰研制两弹一星的功臣， 23 位科学家获得两弹一星功勋奖章。熟悉这些科学家经历的人会不约而同地想起了一个人，因为这 23 位科学家中有 9 人是他的学生，有 2 人是他的学生的学生，还有 2 人的事业也与他有着密切的关系。这个人就是叶企孙，中国科学界的元老之一。 1924 年，叶企孙先生在美国从事磁学研究并获得博士学位，开始鼓励并指导时年 23 岁的施汝为先生开展我国最早的现代磁学研究。施汝为 (1901.11.19~1983.1.8) 上海人，物理学家，中国近代磁学的奠基者和开拓者之一。在铁磁合金和磁铁矿的磁晶各向异性、磁畴观察研究和铝镍钴系永磁合金磁性改进等方面做出了重要贡献，培养了大量磁学专门人才。施汝为先生于 1931 年在英文版的《国立清华大学科学报告》上发表了具有重要意义的中国国内第一篇现代磁学研究论文氯化铬及其六水合物顺磁磁化率的测定（ J. W. Shih Determination of the Paramagnetic Susceptibility of Chromic Chloride and Its Hexahydrates Sci. Reports of National Tsing Hua Univ. , 1931, A1: 83 ）。 1930 年，施先生赴美国伊利诺大学和耶鲁大学物理系分别攻读有关磁学研究的硕士和博士学位， 1934 年学成回国。在当时设在上海的中央研究院物理研究所建立起我国第一个现代磁学研究的实验室，从事磁学研究。主要助手是他指导下时年 24 岁的潘孝硕先生。他长期担任中国科学院物理研究所所长，为我国磁学研究和物理学研究事业的发展做出了贡献。潘孝硕，中国近代磁学研究的奠基者和开拓者之一，与施汝为一起建立了中国科学院应用物理研究所磁学研究室。对合金、薄膜、非晶态等磁性的研究做出了重要贡献，并培养了大批磁学人才。潘先生 1910 年 10 月 31 日出生于浙江省吴兴县。 1928 年考入南京中央大学物理系。大学毕业后，进入国立中央研究院物理研究所任助理员。最初在丁西林领导下参加南京紫金山地磁台的建台和地磁观测工作。 1934 年我国近代磁学研究的先驱和开拓者之一施汝为从美国回国，受聘到国立中央研究院物理研究所开展物质磁性研究工作，潘孝硕便被调到施汝为组从事磁学研究工作。 1937 年他和施汝为合作发表的《各向同性铁磁体的磁性》，是潘孝硕在国内的第一篇磁学研究论文。 1938 年初，潘孝硕赴美留学。在美国著名磁学家Ｆ．毕特（Ｂｉｔ－ｔｅｒ）指导下攻读学位。 1939 年２月获麻省理工学院物理学硕士学位， 1943 年 2 月获理学博士学位。 1946 年回国前，曾先后任麻省理工学院工业合作部研究员，哈佛大学水下声实验所研究员，新伦敦美国海军部水下声实验所研究员，从事探测潜艇的声纳装置中有关磁致伸缩超声器件的研究。在美国期间，他虽作了基础性的铁－贵金属和铁－稀土金属合金的磁性、磁性合金的磁化机制、铁－镍合金的热处理、有序化和磁性，以及与超声换能器有关的磁致伸缩材料等研究，但他的大部分研究工作是和施汝为共同建设我国第一个从事基础磁学和磁性材料研究的中国科学院物理研究所磁学室的过程中进行的，研究的内容遍及磁学各个领域。 1946 年回国，先后任南开大学物理系教授、系主任和南京大学物理系教授。 1950 年夏调到中国科学院应用物理研究所（南京分部）任研究员，再次与施汝为一起从事并发展了磁学研究工作。而后，随着原中央研究院和北平研究院的合并，迁到北京。在以后的 30 多年里，他一直从事磁学研究，并在大部分时间里担任磁学研究室的领导，对开展我国磁学和磁性材料的研究、指导大学的磁学教学和磁学人才的培养，以及国内外的学术交流做出了重大贡献。 1955 年后，潘孝硕同施汝为提出开展铁氧体磁性材料及高频磁性和铁磁共振的研究。在 1956 年制定十二年发展科学技术远景规划期间，他参加了关于全国磁学规划的讨论。规划涉及到微波、电子计算机等新技术中的磁性材料。 1956 年后，施汝为担任物理研究所所长后，磁学室的领导工作就主要落到潘孝硕身上。潘孝硕很重视与有关单位的协作和磁学的学术活动。他和国内很多单位如钢铁研究总院、北京科学技术大学（前北京钢铁学院）、中国科学院上海冶金研究所、沈阳金属研究所、西南应用磁学研究所、兰州大学等都有过长期良好的合作共事关系。他积极参与学会工作和全国性及国际性的磁学会议，推动我国磁学的学术交流，重视学术水平的提高。他和施汝为高瞻远瞩，积极争取选派留学生到国外留学，加快培养人才，支持和推荐研究人员到国外访问和做一段研究工作，学习国外经验；不断邀请外国著名科学家来所访问，请他们讲学或工作，以便更多的人在接触中学到新东西。在创建和发展我国磁学和磁性材料研究事业中，留下了可贵的精神和物质财富，为国家培养了几代科研和教学人才。他为我们树立了一个值得尊敬和学习的科学家的形象，潘孝硕不愧为我国磁学界的一代宗师。 1956 年， 37 岁的李荫远先生从美国回国，作为高级研究员参加了物理所磁研究工作。李荫远先生是国际上最早利用中子散射研究磁性的科学家之一， 1950 年做出了反铁磁性相变的近似理论、根据超交换作用探讨了好几类过渡族元素氧化物晶体的反铁磁或亚铁磁结构。他与李国栋合作对铁氧体进行全面调研，合作写出铁氧体物理学讲义， 1962 年将讲义整理后由科学出版社发行《铁氧体物理学》一书。他对物理所磁学室的磁性理论研究工作起了重要的推动作用。 1980 年李荫远先生当选为中国科学院学部委员（后改称院士）。他不强求热衷于理论物理的蒲富恪做磁学实验，而是将他送到前苏联科学院数学研究所，师从著名理论物理学家 S.V.Tyablikov 。后来蒲富恪终于因磁性理论研究的成果而当选为中国科学院院士。 1962 年和 1963 年，潘孝硕先生招收了物理所磁学实验室最早的研究生王鼎盛和林泉。王鼎盛长期从事薄膜磁性的实验研究和理论研究， 2005 年当选为中国科学院院士。 1963 年 4 月 8 日 -14 日，施汝为先生和山东大学的郭贻诚先生等发起并以中国电子学会和物理学会的名义组织了第一届全国磁学和磁性材料会议，共有研究单位、生产企业、高等院校的 65 个单位 114 位代表参加，报告了 85 篇论文，包括永磁、软磁、金属磁性、铁氧体磁性、矩磁、磁性薄膜、微波器件、微波测量等方面。由此成为惯例，全国磁学和磁性材料会议由多个学会定期联合召开至今。郭贻诚，物理学家、物理教育家。我国磁学和磁性材料教学和研究工作的奠基人之一。 1906 年 10 月出生在北京一个教师家庭。 1922 年考入北京大学预科， 1925 年预科毕业，入本科物理系。 1936 年他获得公费去美国留学，已到而立之年的郭贻诚决心走科学救国的道路。这一年９月，他来到美国加州理工学院。在这里，他一方面继续学习理论知识，一方面跟随Ｃ．Ｄ．安德森（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）教授进行宇宙线研究。在微磁化理论、磁性薄膜和非晶态磁性的研究工作中取得了重要成果。创办山东大学磁学专业并建立了磁学实验室。 1939 年，郭贻诚以优秀的学习成绩和出色的研究结果在该校获得了博士学位。抗战胜利后，他回到青岛山东大学任物理系教授， 1948 年被任命为物理系主任。中华人民共和国成立后被任命为山东大学理学院院长， 1952 年被任命为山东大学副教务长。 1955 年以后郭贻诚主要从事磁学专业的教学工作。他在博采各国教材之长的基础上，结合国内及自己的研究结果，编著出版了专著《铁磁学》，这本书全面系统地介绍了现代铁磁学的基础理论、实验结果及发展趋势，是我国第一部铁磁学专著，也是我国高等院校磁学专业正式出版的第一部教材和教学参考书，长期为我国各高等院校作为教材沿用至今。美国磁学专家Ｒ．Ｆ．司徒勋（Ｓｏｏｈｏｏ）和日本磁学专家近角聪信都对这本书给予了很高的评价。他还编写了《磁性材料物理》讲义。在这本讲义中，他避免应用复杂的数学推导，但把主要原理依然讲得清清楚楚。从 1929 年郭贻诚从事大学教育起，执教 50 余年，为我国培养了几代物理学人才。在他的领导下，山东大学建起了具有国内先进水平的磁学实验室，这个实验室在我国的磁学研究和教学工作中发挥了重要作用。在这期间，他为国家培养了一批又一批物理学科技人才。特别是他从事磁学教学以后，他培养的磁学专业人员更是遍布全国。　　 1984 年，他在对非晶态磁性进行多年研究的基础上，与王震西共同主编出版了《非晶态物理学》，这是我国第一部系统论述非晶态物理的专著。在这本书中，他与潘孝硕共同撰写了非晶态磁性一章。在长期的学术交流和交往中，郭贻诚和我国磁学界的施汝为、潘孝硕、戴礼智结为挚友。他们亲密无间的合作精神，为我国磁学界树立了良好的榜样。戴礼智，磁学家，冶金学家。 1907 年 2 月 21 日出生于四川万县一个电报局职员家庭。祖籍湖北省黄陂县。他在中央大学，先期主修化学，后改修物理。物理课由著名的物理学家吴有训、方光圻、查谦等教授任教；电磁学由倪尚达教授担任。倪教授力主学生亲自动手做实验及制作仪器，并经常对戴礼智说：没有磁钢，我国的电器与电机制造业就无法发展。这是戴礼智日后从事磁性材料研究的直接原因。 1932 年戴礼智大学毕业后，曾短时间在长沙私立岳云中学任物理课教员。不久，被中央大学聘为物理系助教，其间，他专程拜访了刚从美国留学回到上海的施汝为教授，了解国外磁学发展动向。后由在燕京大学任教的班威廉（ＷｉｌｌｉａｍＢａｎｄ）教授向英国伦敦大学贝茨（Ｌ．Ｆ．Ｂａｔｅｓ）教授推荐， 1934 年戴礼智考取了教育部留英公费生。同年，进入英国伦敦大学物理系学习。自 1934 年至 1937 年，他在著名磁学家贝茨教授指导下，获得了博士学位。戴礼智遵从导师意见，进入德国亚琛工科大学学习冶金理论，同时进行低碳钢深冲性能及汽车、锅炉用钢的研究。他并得到南京国民政府资源委员会的资助，得以到荷兰、卢森堡、丹麦和瑞典等国考察钢铁工业。 1939 年戴礼智回到祖国，到重庆参加兵工署材料试验处工作。当时正值抗日战争时期，山城重庆的生活与工作条件均差，而他的热情很高，率先成功地研制了钨钢永磁材料。 1946 ～ 1947 年他到南京，在资源委员会钢铁管理处工作，工作之余，编写并出版了《磁性材料》一书。经英国著名的中国科技史学家李约瑟（Ｊ．Ｎｅｅｄｈａｍ）的介绍，他于 1948 ～ 1949 年到美国卡内基学院从事磁性材料研究，利用Ｘ射线分析方法研究软磁合金磁场热处理后的结构变化。 1949 年他怀着报效祖国的赤诚，再次从国外归来，负责筹建上海矿冶局试验室（即上海钢铁研究所的前身）。该试验室成立后，为当时上海和华东地区的冶金企业解决了生产中出现的许多技术问题，对上海和华东地区的冶金企业恢复生产及提高产品质量，起到了一定作用。 1953 年他出任重工业部钢铁工业试验研究所（冶金部钢铁研究总院前身）副所长。他还亲自参加与主持冷轧硅钢片等有关金属磁性材料的研究课题。他对该室磁转矩和 X 射线衍射等实验技术的建立，起了重要作用。他首次发现含铋、铜的汞合金具有顺磁性。他研制开发的钨钢永磁材料，填补了我国空白。他所从事的工业纯铁、镍铁、硅铁的织构研究的含铌、铝等元素的硬坡莫合金以及含铽钐元素的稀土元素的稀土化合物磁性等项课题，具有国内先进水平。近年戴礼智还致力于磁学历史研究。培养了一批科技人才。戴礼智是国内享有盛名的磁学专家之一，他也是学术团体的热心参加者。 1932 年，经施汝为、赵忠尧介绍加入中国物理学会，成为早期会员。在长达 60 年的工作中，戴礼智直接、间接地培养了众多的冶金人才，特别是金属磁性材料的开发与研究人才。章综，著名晶体学家、磁学家。 1929 年 5 月 16 日生，宜兴宜城镇人。现任中国科学院物理研究所研究员，中国科学院院士。 1948 年在重庆南开中学完成学业。并于 1948 年入中央大学（后更名为南京大学）理学院物理系学习， 1952 年 7 月毕业于南京大学物理系。 1952 年至今一直在中国科学院物理研究所工作。 1958 年以前用 X 射线粉末衍射为主的方法研究了 Al － Cu － Ni 三元合金系的部分相图，解决了其中相的结构变迁问题。 60 年代先后在苏联科学院半导体研究所和物理所从事软磁铁氧体的研究。 70 年代曾完成几项特殊用途的小型磁介质接收天线的任务等工作。 80 年代主要从事科研管理工作，同时担任中法合作在我国建造三台中子散射谱仪的中方负责人。近几年主要开展用中子散射研究凝聚体以及材料结构和磁性、电性等研究工作。杨应昌， 1934 年生，北京市人。中科院院士、物理学家。 1958 年毕业于北京大学物理系，留校任教至今。期间曾在法国国家科研中心路易 . 奈尔实验室和美国密苏里 - 罗拉大学材料研究中心工作。杨应昌研究物质的磁性，研究宏观磁性与微观结构的联系，以基础研究为先导，结合我国资源特点，在探索新相，发现新效应，开发新型稀土磁性材料方面取得一系列在国际上领先的研究成果。主要从事物质磁性的研究与教学工作。首次合成具有 ThMn12 型结构富铁的新相并通过中子衍射研究明确了该结构的特点与形成条件。最早研制成功多元 Nd 2 (Fe 、 Al 、 Co) 14 B 型磁体，可同时提高磁体的矫顽力和居里温度。发现了 Nd-Fe-N 系和 Pr-Fe-N 系新型永磁材料并首先确定了多种不同类型稀土氮化物的晶体结构，阐明了在稀土－铁金属间化合物中的间隙原子效应。 1997 年当选为中国科学院院士。都有为， 1936 年 10 月 16 日生于浙江杭州市。 1957 年 7 月毕业于南大学物理系， 2005 年当选为中科院院士。长期从事磁学和磁性材料的教学和研究工作，开展了磁性、磁输运性质与材料组成、微结构关系的研究。研究了锰钙钛矿化合物的大磁熵变效应以及锰钙钛矿化合物小颗粒体系中的隧道型磁电阻效应；研究了磁性纳米微粒的小尺寸效应与表面效应，以及颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应、反常霍尔效应与微结构的依赖性等。目前重点研究纳米材料的磁性以及与自旋相关的输运性质。此外， 80 年代以 Fe57 作探针用 Mossbauer 效应研究了高温超导体中的磁有序，发现超导性与磁有序共存的现象，并对 YBCO 高温超导材料进行了 3d 元素的代换，为超导机制的探索提供实验依据。王震西， 1942 年 9 月 3 日出生，江苏海门人。 1964 年毕业于中国科技大学。磁性及非晶态材料专家，长期从事磁性非晶态材料的研究及应用推广。 1973 年 10 月～ 1975 年 10 月，在法国国家科研中心奈尔磁学实验室做访问学者。 1983 年，王震西集多年从事非晶态稀土磁性研究的经验，带领物理所磁学室与电子所有关同志合作，研制成功了中国第一块磁能积达到 38 兆高奥的低纯度钕铁硼磁体。 1985 年，在周光召院长的创导和支持下，王震西负责组建北京三环新材料高科技公司。与姚宇良等在宁波建立了我国第一条钕铁硼工业生产线。三环公司于 2000 年成为上市公司，目前已发展成为全球前三、中国最大的稀土永磁企业。现在的磁学舞台上，活跃着一大批专家学者们。像西工大的傅恒志院士；科大的侯建国院士；北科大的周寿增；山大的梅良模；吉大的金汉民；兰大的李发伸；物理所的詹文山，沈宝根，成昭华，吴光恒；金属所的张志东；钢院的周少雄，李卫；复旦的金晓锋；桂林工学院的钟夏平等等。由于所知有限，欢迎大家提供建议，我可以继续补充。参考文献：百度百科; 个人分类: 铁磁学外传|14304 次阅读|10 个评论

铁磁学外传—（8）冲啊，向超导进军: yangfangimr 2010-5-28 13:09; 2008 年，注定是一个神奇的年份，就像我们常常回忆起 1986 年发现镧钡铜氧化物（铜基超导材料）的辉煌一样，大家应该仍然记得 2008 年的疯狂。 2008 年 2 月，日本科学家首先报告发现了一类新的高温超导材料铁基超导材料。 2006 年日本东京工业大学 Hideo Hosono 教授的团队发现第一个以铁为超导主体的化合物（ LaFeOP ），打破以往普遍认定铁元素不利形成超导的论断。根据 BCS 理论，产生超导性的必要条件是材料中的电子必须配对，这样配对的电子称为库柏对。库柏对中的两个电子自旋相反，所以总自旋为零，因而科学家认为超导性与铁磁性可能无法共存，材料中如果加入磁性元素（如铁、镍）会大大降低超导性。铁基超导体虽然含有铁元素且是产生超导的主体，但是铁和其他元素（如砷、硒）形成铁基平面后，已不再具有铁磁性。 2008 年 2 月初， Hideo Hosono 教授的团队再度发表铁基层状材料 La FeAs （ x = 0.05 0.12 ）在绝对温度 26K 时存在超导性，研究铁基超导体便在世界上形成一股热潮。物理所王楠林组和闻海虎组先后在一周内发布实验结果证实了这一事实； 3 月 25 日和 3 月 26 日，中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现超过 40K 超导体，突破麦克米兰极限，证实为非传统超导； 3 月 28 日，中国科学院物理研究所赵忠贤领导的科研小组报告，氟掺杂镨氧铁砷化合物的高温超导临界温度可达 52 K 。 4 月 13 日该科研小组又有新发现：氟掺杂钐氧铁砷化合物在压力环境下产生作用，其超导临界温度进一步提升至 55 K 。中科院物理所闻海虎领导的科研小组还报告，锶掺杂镧氧铁砷化合物的超导临界温度为 25 K 。物理所王楠林组与方忠组合作，最早提出母体中的条纹自旋密度波相，随后被美国两个小组的中子散射实验证实，是目前该系统中最好的物理结果。超导是物理世界中最奇妙的现象之一。正常情况下，电子在金属中运动时，会因为金属晶格的不完整性（如缺陷或杂质等）而发生弹跳损耗能量，即有电阻。而超导状态下，电子能毫无羁绊地前行。这是因为当低于某个特定温度时，电子即成对，这时金属要想阻碍电子运动，就需要先拆散电子对，而低于某个温度时，能量就会不足以拆散电子对，因此电子对就能流畅运动。通常的低温超导材料中，电子是通过晶格各结点上的正离子振动而结合在一起的。但大多数的物理学家都认为，这一电子对结合机制并不能解释临界温度最高可达 138 K 的铜基材料超导现象。每一种铜基超导材料都是由层状的铜－氧面组成，其中的电子是如何成对的，仍是未解难题。直至今日，对于铜基超导材料的高温超导机制，物理学界仍未形成一致看法，这也使得高温超导成为当今凝聚态物理学中最大的谜团之一。因此很多科学家都希望在铜基超导材料以外再找到新的高温超导材料，从而能够使高温超导机制更加明朗。铁基超导体引起许多科学家兴趣的重要原因之一在于铁基超导体的结构与高温超导的铜氧平面类似，超导性发生在铁基平面上，属于二维的超导材料。研究铁基超导体可能有助于了解高温超导的机制。新发现的这一系列铁基超导材料都具有相同的晶体结构，它们在有些方面与铜基超导材料惊人地相似。但是计算表明，这些铁基超导材料的晶格振动提供的电子对结合力量，不足以使材料的超导临界温度达到如此高的水平。摆在物理学家面前的一个新问题是，新老两类材料的高温超导机制是否一样？诺贝尔奖获得者、美国普林斯顿大学理论物理学家菲利普安德森说，假如不一样，那就意味着新材料的发现比预想的要重要得多，也许能从中发现全新的超导机制。闻海虎认为，新的铁基超导材料有可能会为探究高温超导机制提供一个更清晰的体系，在此基础上，铜基超导材料的高温超导机制可能会一下子变清晰。但是，也有科学家持有异议，美国斯坦福大学科学家史蒂夫基沃尔森就认为，两类材料都是成面结构，都是从导电性能很差的材料转化而来，而且都表现出反铁磁性。他说：两者具有足够的相似性，因此可以假设，它们是本质相同的高温超导材料。不过，科学家们都认同一点，那就是新的铁基超导材料将激发物理学界新一轮的高温超导研究热。物理所丁洪研究组及王楠林小组与日本东北大学高桥隆教授小组合作，在铁基高温超导体超导能隙对称性和轨道相关性研究中取得新进展。他们利用角分辨光电子能谱技术，发现了铁基超导体中依赖费米面的无节点的超导能隙，被国际同行认为对铁基超导体的 s- 波对称性的建立具有奠基性意义的工作。在此后的一年多来，丁洪小组和多个研究小组合作对铁基超导体进行了更深入的研究，取得了一系列重要的研究成果，其中最突出的是用多个有说服力的实验结果揭示了反铁磁波矢相连的带间散射 (antiferromagnetic interband scatterings) 和费米面近似嵌套 (Fermi surface quasi-nesting) 是导致铁基超导的最根本原因。薄膜研究是凝聚态物理研究中的一个重要方面，它推动了半导体和光学产业的发展进步，催生并促进了量子受限效应、表面界面效应等与维度和尺度特性相关研究领域的出现和发展。对超导研究而言，由于其亚稳态特性，薄膜研究在很长时间内一直是人们探索新材料并获得性能优异材料的重要手段。从 2008 年新的铁基高温超导体发现以来，铁基超导薄膜的研究进展相对缓慢。这是因为较难精确控制人们所需要的亚稳相中的多元素配比、以及多种热力学相之间的互相竞争。由于元素配比和不同热力学相竞争所导致的较少量的杂质，在块状材料的合成中有时可以接受，但对低维的薄膜材料却不能允许。迄今已发现四种主要晶体结构的铁基超导体，包括含砷或磷的 1111 相、 122 相、 111 相，以及含氧硫族元素的 11 相。它们都具有超导的 Fe-X （ X 为 As 、 P 、 Se 、 S 或 Te 等）层，且前三类超导体中这些层由 La-O 等隔离层隔开，而超导的 11 相 FeSe 、 Fe(Se,Te) 只有 Fe-X 层，晶体结构最简单。目前人们只得到了 11 相的单相、外延、超导薄膜。而对含砷的铁基超导体而言，经过近两年的探索，仍未能得到单相的超导薄膜。　物理所曹立新带领博士生韩烨、李位勇，与相关科研人员合作，在国际上率先制备出单相的外延 FeSe 超导薄膜，发表文章（ Journal of Physics: Condensed Matter 21, 235702, 2009 ）并申请了国家专利。此后，他们又系统研究了 FeSe 、 Fe(Se,Te) 以及 FeTe 薄膜，他们发现 FeTe 母体在薄膜状态下超导，转变温度 13 K ，接近 Fe(Se,Te) 固溶体所能达到的最高值，远高于 FeSe 薄膜的超导转变温度。而到目前为止， FeTe 块材在常压和高压状态下都没有发现超导。人们普遍认为铁基超导电性与自旋密度波密切相关，实验发现高压下自旋涨落在 FeSe 中明显增强而且超导转变温度提高到 37 K ；同时，理论计算表明 FeTe 比 FeSe 有更强的自旋涨落并可能有更高的超导转变温度。但是实验上 FeTe 并没有在高压下观察到预期的现象。曹立新等人注意到，在超导的 FeTe 薄膜中，晶格在生长平面内不是被压缩，而是被拉伸，类似于一种负压力效应。同时他们发现，在非超导的 FeTe 块材中 70 K 左右出现的结构和自旋涨落的一级相变，在超导薄膜中被明显弱化。该项研究对铁基超导体新材料探索和超导机理研究具有一定的指导意义。相关成果刊登在 2010 年 1 月 8 日的 Physical Review Letters 上（ Physical Review Letters 104, 017003, 2010 ）。在最新一轮的铁基高温超导浪潮中，中国科学家仍然保持了前沿姿态。看今朝，忆往昔，让我们再回首看看国内最初的磁学研究中那些大家的身影吧，请继续关注铁磁学外传（ 9 ）国内大家知多少。参考文献：科学网新闻报道物理所超导研究相关报道百度百科：铁基超导注：相关资料引用于网络，只用于科普，无其他任何用途！; 个人分类: 铁磁学外传|7078 次阅读|16 个评论

铁磁学外传—（7）四海之内皆兄弟: yangfangimr 2010-5-25 11:29; 磁性材料的大家族兄弟众多，遍布四海！没准你现在手头研究的就是众多葫芦娃中的一个。这里我们主要介绍当前应用较多的永磁材料、软磁材料、信息磁性材料、多功能磁性材料和磁智能材料。 1. 永磁材料和软磁材料（永磁材料和软磁材料的磁滞回线，图片引用于网络！）永磁材料也称硬磁材料，而软磁材料就称软磁材料。磁性硬是指磁性材料经过外加磁场磁化以后能长期保留其强磁性，其特征是矫顽力高。而软磁材料则是加磁场既容易磁化又容易退磁，即矫顽力很低的磁性材料。常用的永磁材料主要具有以下磁特性： (1) 高的最大磁能积； (2) 高的矫顽力； (3) 高的剩余磁化强度； (4) 高的居里温度。当前常用的永磁材料有： (1) 稀土永磁材料，这是当前磁能积最高的一类永磁材料，为稀土族元素和铁族元素为主要成分的金属间化合物。 (2) 金属永磁材料。这是一类发展和应用都较早的以铁和铁族元素 ( 如镍、钴等 ) 为重要组元的合金型永磁材料，主要有铝镍钴 (AlNiCo) 系和铁铬钴 (FeCrCo) 系两大类永磁合金。铝镍钴系合金永磁性能和成本属于中等，发展较早，性能随化学成分和制造工艺而变化的范围较宽，故应用范围也较广。铁铬钴系永磁合金的特点是永磁性能中等，但其力学性能可进行各种机械加工及冷或热的塑性变形，可以制成管状、片状或线状永磁材料而供多种特殊应用。 (3) 铁氧体永磁材料。是以 Fe 2 O 3 为主要组元的复合氧化物强磁材料，如钡铁氧体 (BaFe 12 O 19 ) 和锶铁氧体 (SrFe 12 O 19 ) 等。其特点是电阻率高，有利于在高频和微波中应用。软磁材料种类多，用途广，具有以下特性： (1) 高的磁导率； (2) 低的矫顽力； (3) 高的饱和磁化强度； (4) 低的磁损耗和电损耗。 (5) 高的稳定性。当前常用的软磁材料主要有： (1) 铁 - 硅 (Fe-Si) 系软磁材料，称硅钢片，是电机工业广泛使用磁性材料。现在国内也只有几家单位可以做出各向异性的硅钢片。 (2) 铁 - 镍 (Fe-Ni) 系软磁合金，是性能良好的软磁材料，有着广泛的应用。 (3) 铁氧体软磁材料，突出优点是电阻率极高，可以在高频率和超高频率使用，在通信和多种电子学器件中有着重要的应用。 (4) 非晶软磁材料和纳米晶软磁材料。将适当成分的非晶软磁材料通过适当的热处理后，可以使非晶状态转变为晶粒直径为纳米量级的结晶态软磁材料，也可以得到良好的软磁材料。 (5) 其他软磁材料。例如，具有高磁化强度的铁 - 钴 (Fe-Co) 系软磁合金，具有较高电阻率的铁 - 铝 (Fe-Al) 系软磁合金，具有磁晶各向异性和磁致伸缩都趋近于零的铁 - 硅 - 铝 (Fe-Si-Al) 合金等。 2. 信息磁性材料在当前信息社会，发展了计算机、微波通信和光通信等高新信息技术。在这些高新信息技术中需要应用多种信息磁性材料，主要有磁记录材料、磁存储材料、磁微波材料和磁光材料等。　　磁记录材料是磁记录技术所用的磁性材料，包括磁记录介质材料和磁记录头材料。在磁记录( 写入 ) 过程中，首先将声音、图像、数字等信息转变为电信号，再通过记录磁头转变为磁信号，磁记录介质便将磁信号保存 ( 记录 ) 在磁记录介质材料中。在需要取出记录在磁记录介质材料中的信息时，只要经过同磁记录 ( 写入 ) 过程相反的过程 ( 读出过程 ) ，即将磁记录介质材料中的磁信号通过读出磁头，将磁信号转变为电信号，再将电信号转变为声音 ( 类似电话 ) 、图像 ( 类似电视 ) 或数字 ( 类似计算机 ) 。对磁记录介质材料的磁特性要求主要是： (1) 适当高的矫顽力， (2) 高的饱和磁化强度， (3) 高的剩磁比， (4) 高的稳定性。目前应用的磁记录介质材料主要有： (1) 铁氧体磁记录材料，如型三氧化二铁 (-Fe 2 O 3 ) 等。 (2) 金属磁膜磁记录材料，如铁 - 钴 (Fe-Co) 合金膜等。 (3) 钡铁氧体 (BaFe 12 O 19 ) 系垂直磁记录材料等。对磁记录头材料的磁特性要求主要是： (1) 高的磁导率， (2) 高的饱和磁化强度， (3) 低的矫顽力， (4) 高的磁稳定性。目前应用的磁记录头材料主要有： (1) 铁氧体磁头材料，如锰 - 锌 - 铁氧体 (Mn ， Zn)Fe 2 O 4 系统等， (2) 高硬度磁性金属磁头材料，如铁 - 镍 - 铌 (Fe-Ni-Nb) 系磁性合金等。 (3) 非晶磁头材料，如铁 - 镍 - 硼 (Fe-Ni-B) 系非晶合金等。磁存储材料是电子计算机存储器所用的磁性材料。较早应用的是磁滞回线接近矩形的矩磁材料，利用其两个剩磁态 +Br 和 -Br 表示计算机中的 1 和 0 状态，再利用两个电流重合便可以写入 (W x ， W y ) 和读出 (R x ， R y ) 二进位制的 1 和 0 。对矩磁材料的磁特性要求主要是： (1) 高的剩磁比，低的矫顽力， (3) 短的开关时间， (4) 高的信号 / 噪声比。可以应用的矩磁材料有： (1) 铁氧体磁芯材料，如锰 - 镁铁氧体 (Mn ， Mg)Fe 2 O 4 系统等， (2) 金属磁膜材料，如铁 - 镍 (Fe-Ni) 系金属磁膜等。巨磁电阻材料是正在研究和试验的一类新型磁存储器材料，这种磁存储器同目前应用的半导体磁存储器相比有其特点和优点，受到多方面的重视， 2007年的物理诺贝尔奖就颁给了巨磁电阻的发现者。　　磁微波材料是微波电子学技术中常用的材料。雷达、卫星通信、电子战和射电天文学等都是微波电子学技术的重要应用。在这些应用中一般要应用三大类磁性材料。第一类是旋磁材料，应用于各种正反传播方向的特性不同的非互易微波器件，如正反传播方向的阻抗很不相同的旋磁隔离器和旋磁环行器等，所用的旋磁材料主要是高旋磁性高电阻率的旋磁铁氧体材料，如石榴石型的钇铁氧体(Y 3 Fe 5 O 12 ) O 19 )系统等。第二类是磁微波吸收材料，应用于各种吸收微波的器件和设备中，要求磁微波吸收材料具有高的电磁波吸收系数和宽的电磁波吸收频带，在这方面应用的有以磁性金属粉末或薄膜为组元的复合吸收材料，六角晶系复合铁氧体等。第三类是多种应用磁场的，微波电子管如磁控管、行波管、返波管和自由电子激射器等中所用的永磁材料等。　　磁光材料是激光、光电子学和正在发展的光子学中所用多种磁光效应器件使用的磁性材料。对磁光材料的磁特性要求主要是：(1) 高的磁光效应，如高的法拉第磁光旋转角和克尔磁光旋转角， (2) 低的磁光损耗， (3) 宽的磁光效应频带， (4) 高的稳定性。当前应用的磁光材料有 3 大类： (1) 金属磁光材料，如锰 - 铋 (Mn-Bi) 系合金等， (2) 铁氧体磁光材料，如石榴石型铋 - 钆 - 铁 - 镓 - 氧 (Bi-Gd-Fe-Ga-O) 系铁氧体等， (3) 非晶磁光材料，如钆 - 钴 (Gd-Co) 系非晶合金等。 3. 多功能磁性材料当代科学的多方面发展和高新技术的多种需要，要求磁性材料不仅具有优良的磁性功能，还要具有优良的其他物理功能，这就促进了多功能磁性功能材料的发展。 (1) 同时具有铁磁性和铁电性的铁磁 - 铁电功能材料，可以得到高的磁导率和电容率 ( 介电常数 ) ，如 BiFeO 3 (Ba,Pb)(Ti,Zr)O 3 系材料。 (2) 同时具有铁磁性和半导体的铁磁 - 半导功能材料，可以得到高的磁导率和高的载 ( 电 ) 流子迁移率，如铕 - 硫 (Eu-S) 系和铕 - 硒 (Eu-Se) 系材料。 (3) 磁 - 电材料，是一类由磁场可产生磁化强度和电极化强度，由电场可产生电极化强度和磁化强度的磁性材料，如 DyAlO 3 和 GaFeO 3 。 (4) 铁磁 - 有机材料，是一类不含磁性金属的纯有机化合物磁性材料，如聚三氨基苯。 4. 智能磁性材料（形状记忆合金，图片引用于网络！）当代科学技术的进一步发展，使得智能磁性材料在科学研究中出现，并在高新技术中得到应用。形状记忆合金已应用到航空和太空装置。还可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线，人们利用形状记忆合金在高温环境下制做好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。形状记忆智能磁性材料还可应用于飞机的输液管道密封接头，多种电子装置和卫星闭锁装置，医学上人工肢体关节接合器和骨骼折断部分接合器等。至今为止已发现十几种记忆合金体系，包括 Au-Cd 、 Ag-Cd 、 Cu-Zn 、 Cu-Zn-Al 、 Cu-Zn-Sn 、 Cu-Zn-Si 、 Cu-Sn 、 Cu-Zn-Ga 、 In-Ti 、 Au-Cu-Zn 、 NiAl 、 Fe-Pt 、 Ti-Ni 、 Ti-Ni-Pd 、 Ti-Nb 、 U-Nb 和 Fe-Mn-Si 等。磁性材料种类繁多，而且应用广泛！只是你有没有想过有朝一日 Fe基材料会与超导合为一体呢？根据 BCS 理论，产生超导性的必要条件是材料中的电子必须配对，这样配对的电子称为库柏对。库柏对中的两个电子自旋相反，所以总自旋为零，因而科学家认为超导性与铁磁性可能无法共存，材料中如果加入磁性元素（如铁、镍）会大大降低超导性。可是在 2008 年，发生了一件震动整个物理界与材料界的大事，以往的观念被完全颠覆了。凝聚态物理总是闪耀着神秘的光芒，吸引着我们去探索未知的世界！欲知后事如何，请继续关注铁磁学外传（ 8 ）冲啊，向超导进军！参考文献：中国科普博览 http://www.kepu.net.cn/gb/basic/magnetism/index.html 百度百科; 个人分类: 铁磁学外传|9110 次阅读|5 个评论

铁磁学外传—（6）天生我才必有用: yangfangimr 2010-5-24 11:35; 信息、能源和材料，是现代科技的三大支柱。而磁性材料在信息和能源的发展中，又占有重要地位。一般认为，磁性材料是当前仅次于半导体材料在高新技术与传统技术中具有广泛应用的一类功能材料。例如，与信息记录、存储和取出有关的磁记录材料是当前高技术产业的重要组成部分；磁性材料在发电机组、航空、汽车、电脑驱动器中，均有大量应用。尤其在电力工业和电子工业，由于磁性材料起着能量转换的作用，需要磁性材料量是巨大的。另外，在能源、交通、农业、医疗和人类日常生活消费等领域，也愈来愈显示出磁性应用的强大生命力。 1. 在日常家电中的应用（磁在收音机，电视机，磁录音和磁放音中的应用，图片引用于网络！）许多家用电器要应用到磁。（ 1 ）收音机中都要使用电声喇叭把电信号变成声音，而一般最常用的电声喇叭便是永磁式电声喇叭。（ 2 ）磁在电视机中的应用也是相当多的，电视机除了也使用收音机所使用的多种磁变压器和永磁电声喇叭外，还要使用磁聚焦器、磁扫描器和磁偏转器。（ 3 ）磁录音机是将声音通过声音、电流、磁场和物质磁性之间的转换而把声音记录到由磁性材料制成的磁记录带（简称磁带）上。这称为录音过程，或称磁录音。如果需要把磁带上录制的声音再放出来，则通过与磁录音相反的过程，即通过磁带的磁性磁场电流声音之间的转换而把磁性再转换为声音。这称为磁放音过程，或称磁放音。（ 4 ）磁录像机是同磁录音机相似的家用电器。它们之间的主要差异是：磁录音机为声 - 电 - 磁之间的转换，而磁录像机为光 - 电 - 磁之间的转换，正像收音机与电视机之间的差异。其他家电中也应用到磁，例如：电冰箱中的磁门封条和电动机，洗衣机、空调器、除尘器和电唱机中用的电动机，微波炉中用的磁控管，电门铃中用的电磁继电器，电子钟表中用的小型微型电动机等。 2. 在新型汽车中的应用（磁在汽车中的应用，图片引用于网络！）随着社会的进步，科技发展的日新月异，生活步骤的加快，汽车在现代生活中的作用越来越重要。例如现代一种新型家用小汽车便使用了 32 台小型永磁电动机。 3. 在工业中的应用在磁分离技术中的应用：利用磁性方法将铁磁性物质与非铁磁性物质或将磁性原子（离子）或磁性分子与非磁性原子（离子）或非磁性分子分开的技术称为磁分离技术。磁分离技术在选矿，原材料处理，水处理，垃圾处理，在化学工业，食品工业中得到了应用，并且其应用范围还将日益扩大。在磁粉探伤中的应用：对于没有缺陷的铁磁性材料和零件，经外磁场磁化后，由于介质是连续均匀的，故磁力线分布也是均匀的，当材料有缺陷存在时，缺陷本身如裂纹、气孔、非金属夹杂物等，其磁导率都接近于 1 ，远小于铁磁性材料本身的磁导率，因而当缺陷方向与磁场方向不一致时，由于磁力线必须绕过磁阻较大的缺陷处，导致磁力线的连续性遭到破坏，产生局部畸变。当不连续性位于制件的表面或近表面时，其磁力线局部畸变会造成部分磁力线泄露出制件表面而形成漏磁场。漏磁场吸聚施加在制件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，显示不连续性的位置、形状和大小。磁粉的磁性有较高的磁导率和低的矫顽力，这样既可以增强附着力，也不至因剩磁造成微粒之间的相互吸引。用磁粉探伤检验表面裂纹，与超声探伤和射线探伤比较，其灵敏度高、操作简单、结果可靠、重复性好、缺陷容易辨认。 4. 在医疗和健身器件方面的应用（磁在核磁共振中的应用，图片引用于网络！）医院里用的核磁共振成像仪是比 CT 还要精密的新型诊断设备。人体的各部分细胞是由碳、氢、氧等原子组成的，原子核具有核磁矩，核磁矩在零磁场下是无规则取向的，但在直流磁场作用下，核磁矩以恒磁场为轴心作进动式的运动，就象一个陀螺以地心引力为轴心作进动一样。核磁矩进动的频率正比于恒磁场强度。当核磁矩同时在恒磁场核交变场（如射频磁场）作用，并交变场频率与核磁矩固有振动频率相同时，会出现共振现象。此时去掉交变磁场，共振现象逐渐衰减，共振振幅减到某一临界数值所需要的时间称为驰豫时间。实验发现，人体正常组织与病变组织驰豫时间不同。核磁共振成像仪正是利用人体正常组织与病变组织核磁共振驰豫时间不同的原理来诊断人体细胞的病变。其特点是能诊断人体癌症早期的病变，并且利用一个梯度场可以作人体断层分析，确定病变的部位。磁疗是利用磁场作用于人体组织或一定穴位进行治疗疾病的理疗方法。对于肌肉组织损伤和皮下淤血水肿等病症可采用损伤部位强磁按摩或旋转交变动磁疗法。对于其它病症则以中医经络学说为基础，用强磁场产生的磁力线代替针灸来刺激穴位以达到治病的目的。利用强磁场刺激穴位可以起到疏通经络、调节神经和促进气血运行的作用，用于治疗软组织急慢性扭挫伤等疾病效果尤为明显。 5. 在磁致冷中的应用（磁制冷示意图，图片引用于网络！）磁致冷是使用无害、无环境污染的磁性材料作为制冷工质，若使用磁致冷取代目前使用的氟里昂类制冷剂的冷冻机、电冰箱、冰柜及空调器等，可以消除由于生产和使用氟里昂制冷剂所造成的环境污染和大气臭氧层的破坏，因而能保护人类的生存环境，具有显著的环境和社会效益。　　　　　　　铁磁材料在其居里点附近，它的未配对电子在外界磁场为零时是随机排布的，当外界转变为大于零的磁场后，她们整齐排列，这时磁熵下降，材料将要释放热量。如果它们处于绝热状态下，它的温度就会上升，把所产生的热量导走，此时又将外磁场降到零，未配对的电子又会回复到随机排列状态，使得它们从周围环境吸收热量而使环境降温，这一步如同气体压缩致冷机中气体膨胀从周围环境中吸热一样。这样反复循环就会达到致冷的效果。美国宇航公司和美国能源部的埃姆斯国家实验室的研究人员合作，于 2001 年底成功研制了世界上第一台永磁式室温磁致冷样机。 6. 在磁悬浮列车中的应用（磁悬浮示意图，图片引用于网络！）磁悬浮列车最高时速可达近 500 公里，并在节约能源减少污染方面具有电力机车无可比拟的优越性。其中的结构示意图中左图是利用列车上磁铁与铁轨上磁铁的不同磁极性之间的磁吸引力而浮起，右图是利用列车上磁铁与铁轨上磁铁的相同磁极性之间的磁排斥力而浮起。列车上磁铁与铁轨两侧的相同磁极性之间的磁排斥力则使列车保持居中位置，不致左右偏移。我国已建成的有四川都江堰市青城山旅游区和上海市浦东的磁浮列车等。磁浮列车的优点较多，例如运行平稳，舒适性好；安全性高；速度调节范围宽，可适用于不同的距离和不同的要求；噪声低，既无铁轨与车轮的摩擦噪声，又无传动和滚动噪声；平时由计算机对电力和电子设备进行检测，不需要一般火车的机械等例行检修，故维护费用低。但是，修建磁浮铁路和制造磁浮列车的初投经费却是很高的。 7. 在探测定位中的应用（磁致伸缩材料设计的声纳示意图，图片引用于网络！） 20 世纪 80 年代初开始研制 Terfenol-D 水下声纳，由永磁体产生偏磁场，螺线管产生交流磁场，随着磁场的变化环就膨胀收缩将声波发射出去，利用水声传播特性对水中目标进行传感探测，用于搜索、测定、识别和跟踪潜艇和其他水中目标，进行水声对抗，水下战术通信、导航和武器制导、保障舰艇、反潜飞机的战术机动和水中武器的使用等。这个方法是在第一次世界大战期间研究出来的，用送入水中的声脉冲探测目标，声脉冲碰到目标就反射回来，返回声源 ( 有所减弱 ) 后被记录下来。如果知道脉冲的往返时间 , 知道超声在水中的传播的速度 , 可以很精确地测定出目标的距离。 8. 在军事领域的应用（隐形战斗机和电磁炮示意图，引用于网络！）磁性材料在军事领域同样得到了广泛应用。例如，普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸，因此作用有限。而如果在水雷或地雷上安装磁性传感器，由于坦克或者军舰都是钢铁制造的，在它们接近（无须接触目标）时，传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸，提高了杀伤力。在现代战争中，制空权是夺得战役胜利的关键之一。但飞机在飞行过程中很容易被敌方的雷达侦测到，从而具有较大的危险性。为了躲避敌方雷达的监测，可以在飞机表面涂一层特殊的磁性材料－吸波材料，它可以吸收雷达发射的电磁波，使得雷达电磁波很少发生反射，因此敌方雷达无法探测到雷达回波，不能发现飞机，这就使飞机达到了隐身的目的。这就是大名鼎鼎的隐形飞机。在美国的星球大战计划中，有一种新型武器电磁武器的开发研究。传统的火炮都是利用弹药爆炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加速，推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中，给螺线管通电，那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力，将炮弹射出。这就是所谓的电磁炮。类似的还有电磁导弹等。 9. 在科学研究和高新技术中的应用（北京正负电子对撞机的注入器和探测器，图片引用于网络！）在对物质微观结构研究中，研究的物质结构越深入，所需要的能量也越高。高能加速器和高能粒子对撞机可以把微观物质如氢原子核 ( 质子 ) 和带电的基本粒子如电子等加速到很高的速度，使它们得到很高的能量，像炝弹一样进入所要研究的微观物质或粒子内部，或将这些微观物质轰击成碎片，以便研究其内部构造。但是，如何约束带电的高能粒子束，使它们能沿着预定的轨道去轰击目标？或者使两束带电粒子沿着预定的轨道相互碰撞（称为对撞），从而研究它们的微观结构呢？这就需要磁场了。　　磁场为什么能够控制和约束高能带电粒子的运动呢？这就是磁场的洛伦兹力的使用。什么是洛伦兹力？洛伦兹力是磁场对运动的带电粒子的作用力。这作用力的大小和方向与磁场的强弱和方向及带电粒子的电荷量及运动速度的快慢和方向都有关。中国科学院高能物理研究所建的北京正负电子对撞机的注入器和探测器，都需要磁场来控制和约束带电的电子、正电子和其它带电粒子的运动。总之，在如今的信息社会里，磁性材料已经成为现代社会不可或缺的重要物质基础。我们只有研究它，才能更好的应用它，让它更好地服务于我们的生活。请继续关注铁磁学外传（ 7 ）四海之内皆兄弟。参考文献：中国科普博览 http://www.kepu.net.cn/gb/basic/magnetism/index.html 百度百科; 个人分类: 铁磁学外传|8600 次阅读|5 个评论

铁磁学外传—（5）俺们磁电哥俩好: yangfangimr 2010-5-20 13:56; 电和磁是不可分割的，它们始终交织在一起。简单地说，就是电生磁、磁生电，两者相辅相成，彼此影响又彼此依赖。（右手定则，图片引用于网络！）这电生磁咱们初中物理中就介绍过了，右手定则你还记得吧！我学得时候还挺纳闷，为啥电生磁是右手定则呢？难道磁电领域里还搞左撇子歧视！为什么？你别问我，我现在也不知道原因。在一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。磁场的方向可以根据右手定则来确定：将右手拇指伸出，其余四指并拢弯向掌心。这时，拇指的方向为电流方向，而其余四指的方向是磁场的方向。实际上，这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈 NS 极首尾相接的小磁铁的效果。（螺旋管电磁场，图片引用于网络！）如果将一条长长的金属导线在一个空心筒上沿一个方向缠绕起来，形成的物体我们称为螺线管。如果使这个螺线管通电，螺线管的每一匝都会产生磁场，磁场的方向如图中的圆形箭头所示。在相邻的两匝之间的位置，由于磁场方向相反，总的磁场相抵消；而在螺线管内部和外部，每一匝线圈产生的磁场互相叠加起来，最终形成了如上图所示的磁场形状。也可以看出，在螺线管外部的磁场形状和一块磁铁产生的磁场形状是相同的。而螺线管内部的磁场刚好与外部的磁场组成闭合的磁力线。（电磁铁示意图，图片引用于网络！）　　电生磁的一个应用实例是咱实验室常用的电磁铁。为了进行某些科学实验，经常用到较强的恒定磁场，但只有普通的螺线管是不够的。为此，除了尽可能多地绕制线圈以外，还采用两个相对的螺线管靠近放置，使得它们的 N 、 S 极相对，这样两个线包直接就产生了一个较强的磁场。另外，还在线包中间放置纯铁（称为磁轭），以聚集磁力线，增强线包中间的磁场。如果一条通电导线处于一个磁场中，由于导线也产生磁场，那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用，使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。（磁生电，图片应用于网络！）接下来再谈一谈磁生电。如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计，在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时，可以看到检流计指针发生了偏转，而且磁铁抽出的速度越快，检流计指针偏转的程度越大。同样，如果把磁铁插入螺线管，检流计也会偏转，但是偏转方向和抽出时相反。为什么会发生这种现象呢？正是穿过螺线管的磁力线数目（也就是磁通量）的变化使得螺线管中产生了感生电动势。如果线圈闭合，就产生电流，称为感生电流。如果磁铁是插入螺线管内部，这时穿过螺线管的磁力线增多，产生的感生电流和磁铁抽出时相反。如何决定线圈中感生电动势的大小和方向呢？线圈中的感生电动势的大小与线圈内部磁通量的变化率成正比。这称为法拉第定律。通过实验我们可以证实，如果磁铁抽出，导致线圈中的磁通量减少，那么在线圈中产生的感生电流的方向是它所产生的磁通量能够补偿由于磁铁抽出引起的磁通量降低，也就是说，感生电流所产生的磁通量总是阻碍线圈中磁通量的变化。这称为楞次定律。变化的磁场可以在线圈中感应出电流，这就是发电机和麦克风的基本原理。如果把通电流的物体放入磁场中，又会有什么奇妙的现象发生呢？这就不能不提到磁电效应。磁电效应包括电流磁效应和狭义的磁电效应。电流磁效应是指磁场对通有电流的物体引起的电效应，如磁阻效应和霍耳效应；狭义的磁电效应是指物体由电场作用产生的磁化效应或由磁场作用产生的电极化效应。　　所谓磁阻效应，是指外加磁场后，由磁场作用引起物质电阻率的变化。对于非铁磁性物质，外加磁场通常使电阻率增加，即产生正的磁阻效应。在低温和强磁场条件下，这效应显著。对于单晶，电流和磁场相对于晶轴的取向不同时，电阻率随磁场强度的改变率也不同，即磁阻效应是各向异性的。铁磁体在居里温度以下，其磁阻效应与非铁磁体的不同，后面我会专门提起。所谓霍耳效应是指在磁场中，通有电流的物体，沿着垂直于与电流和磁场方向产生电场，导致出现电位差的现象，其原因是由于运动载流子受到磁场的作用。狭义的磁电效应是指在一些磁性物质内，可能产生与外加电场 E 成正比的磁化强度 M 或与外加磁场 H 成正比的电极化强度 P ，这种现象统称作磁电效应。前者称作电致磁电效应，后者称作磁致磁电效应。朗道和栗弗席兹根据热力学和对称性理论预言，在自旋有序的磁性物质内，可能存在磁电效应。 1960 年阿斯特罗夫最先在实验中观察到反铁磁体 Cr 2 O 3 单晶的电致磁电效应。 1961 年拉多和福伦又观察到 Cr 2 O 3 单晶的磁致磁电效应。当温度升高到磁有序温度以上时， Cr 2 O 3 晶体由反铁磁性转变为顺磁性后，磁电效应随之消失。在 Cr 2 O 3 晶体中观察到磁电效应之后，人们又在很多具有一定晶体对称性的反铁磁物质内观察到磁电效应。正是因为磁电相互影响，才有了这个多姿多彩的世界，我们才可以如此方便地使用现代通讯，开电灯，打电话，用电脑，瞧电视，没事听听广播。您享受这些现代科技时，千万不要忘了磁电这哥俩的贡献！请您继续关注铁磁学外传（ 6 ）天生我才必有用。参考文献：中国科普博览百度百科; 个人分类: 铁磁学外传|9208 次阅读|5 个评论

铁磁学外传—（4）不要问俺从哪来: yangfangimr 2010-5-19 09:19; （原子结构示意图，图片引用于网络！）罗同学在《水煮物理 - 物理是谁他妈生的？》开篇就提出了疑问 : 人是人他妈生的，妖是妖他妈生的。凡物都有个妈，无论是鸡生出了蛋，还是蛋孵出了鸡，凡事总得有个起源吧。那么，磁又是从哪里来的呢？物质的磁性来自构成物质的原子，原子的磁性又主要来自原子中的电子。那么电子的磁性又是从哪来的呢？科学研究已经知道，原子中电子的磁性有两个来源。一个来源是电子本身具有自旋，因而能产生自旋磁矩；另一个来源是，原子中电子绕原子核作轨道运动时也能产生轨道磁性。另外，如果一个原子的核外电子数量多，那么电子会分层，每一层有不同数量的电子。第一层为 1s ，第二层有两个亚层 2s 和 2p ，第三层有三个亚层 3s 、 3p 和 3d ，依此类推。在原子中，核外电子带有负电荷，是一种带电粒子。电子的自旋会使电子本身具有磁性，成为一个小小的磁铁，具有 N 极和 S 极。也就是说，电子就好象很多小小的磁铁绕原子核在旋转。这种情况实际上类似于电流产生磁场的情况。（向上与向下自旋的电子数相等）为什么只有少数物质（象铁、钴、镍等）才具有磁性呢？原来，电子的自旋方向总共有上下两种。在一些物质中，具有向上自旋和向下自旋的电子数目一样多，它们产生的磁极会互相抵消，整个原子，以至于整个物体对外没有磁性。（向上与向下自旋的电子数不相等）只有少数物质（例如铁、钴、镍），它们的原子内部电子在不同自旋方向上的数量不一样，这样，在自旋相反的电子磁极互相抵消以后，还剩余一部分电子的磁矩没有被抵消，如图所示。这样整个原子具有总的磁矩。同时，由于一种被称为交换作用的机理，这些原子磁矩之间被整齐地排列起来，整个物体也就有了磁性。当剩余的电子数量不同时，物体显示的磁性强弱也不同。例如，铁的原子中没有被抵消的电子磁极数最多，原子的总剩余磁性最强。而镍原子中自旋没有被抵消的电子数量最少，所有它的磁性比较弱。一块铁被一个永磁体吸一段时间以后，就被永磁体附近的较强的磁场所磁化。退磁是指在加磁场（磁化场）使磁性材料磁化以后，再加同磁化场方向相反的磁场使其磁性降低的磁场。容易磁化、也容易去磁的材料通称为软磁材料，成分近于纯铁的低碳钢就是一个例子；难于磁化、也不易去磁的材料通称为硬磁或永磁体材料，淬火了的、含碳和锰各约 1% 的铁就是最低级的硬磁材料。万物皆有磁性，按照物质磁性分类的原则（ A . 是否有固有原子磁矩？ B . 是否有相互作用？ C . 是什么相互作用？），可以分为以下几类： 1. 抗磁性：没有固有原子磁矩 2. 顺磁性：有固有磁矩，没有相互作用 3. 铁磁性：有固有磁矩，直接交换相互作用 4. 反铁磁性：有磁矩，直接交换相互作用 5. 亚铁磁性：有磁矩，间接交换相互作用 6. 自旋玻璃和混磁性：有磁矩， RKKY 相互作用 7. 超顺磁性：磁性颗粒的磁晶各向异性与热激发的竞争抗磁性物质的原子、离子或分子中的电子在基态都是成对的配合了的，它们的自旋磁矩和轨道磁矩各互相抵消。许多金属具有抗磁性，而且一般其抗磁磁化率不随温度变化。超导电性材料在外磁场中被冷至其临界温度以下时，体内即产生电流，把体内磁通量全部排至体外，这就是迈斯纳效应。所以超导体也被称为完全的抗磁体。顺磁性物质的原子或离子具有一定的磁矩，这些原子磁矩来源于未满的电子壳层 ( 例如过渡族元素的 3d 壳层 ) 。在顺磁性物质中，磁性原子或离子分开的很远，以致它们之间没有明显的相互作用，因而在没有外磁场时，由于热运动的作用，原子磁矩是无规混乱取向。当有外磁场作用时，原子磁矩有沿磁场方向取向的趋势，从而呈现出正的磁化率，其数量级为 10 -5 ~ 10 -2 。铁磁性物质的最明显的特点是易于磁化，它的磁化率比强顺磁物质要高几个数量级，并随磁场强度而变。磁化强度有饱和现象，即在一定温度下达到某强度时有不再随磁场的增强而增加的趋势。温度对铁磁性的影响很大。铁的强磁性随温度上升而减弱，在某一个温度时消失。这个转变温度后来被称为居里温度或居里点。纯铁的居里点为 1043 K 。反铁磁中，近邻自旋反平行排列，它们的磁矩因而相互抵消。因此反铁磁体不产生自发磁化磁矩，显现微弱的磁性。反铁磁的相对磁化率 c 的数值为 10 -5 到 10 -2 。与顺磁体不同的是自旋结构的有序化。当施加外磁场时，由于自旋间反平行耦合的作用，正负自旋转向磁场方向的转矩很小，因而磁化率比顺磁磁化率小。随着温度升高，有序的自旋结构逐渐被破坏，磁化率增加，这与正常顺磁体的情况相反。然而在某个临界温度以上，自旋有序结构完全消失，反铁磁体变成通常的顺磁体。因而磁化率在临界温度 ( 奈耳温度 ) 处显示出一个尖锐的极大值。亚铁磁中， A 和 B 次晶格由不同的磁性原子占据，而且有时由不同数目的原子占据， A 和 B 位中的磁性原子成反平行耦合，反铁磁的自旋排列导致一个自旋未能完全抵消的自发磁化强度，这样的磁性称为亚铁磁性。 1948 年奈耳根据反铁磁性分子场理论，提出亚铁磁性分子场理论，用来分析尖晶石铁氧体（ Fe 3 O 4 ）的自发磁化强度及其与温度的关系。（图片引用于网络，无商业目的！）自旋玻璃态出现在磁稀释的合金中，在那里磁性原子的自旋被振荡的 RKKY 交换相互作用无规地冻结。从实验上，覌察到在弱磁场下，磁化率的温度依赖性曲线上出现一个尖锐的最大值。而且在磁场冷却情况下，磁化率的尖锐极大值不再出现。在冻结温度 T f 以下，零场时自旋被无规冻结，加场时自旋在磁场方向被冻结。混磁性是在非磁性基体中，惨杂磁性原子的浓度大于自旋玻璃的浓度，各种交换相互作用混合的自旋系统。其典型的特征是，当材料在没有磁场作用下冷却时，磁化强度在低温急剧的下降；如果在磁场下冷却，磁化强度在低温处的下降消失。其原因是由反铁磁相互作用引起的磁化强度团簇的反转。铁磁性颗粒比单畴临界尺寸更小时，热运动对粒子影响很大，在一定温度下，粒子的行为类似于顺磁性，如果不加外磁场，它们将很快的失去剩磁状态，这个現象称为超顺磁性。普通的顺磁体是具有固有原子磁矩 m 0 的原子集团；超顺磁体是具有均匀磁化的单畴粒子集团，每一粒子包含较大原子的数目 ( 约 10 5 个原子 ), 具有大得多的磁矩。这样的超顺磁粒子本身具有磁各向异性能。超顺磁性的弛豫特性，在无磁场时，粒子的磁化矢量如要转到相反方向，热运动能必须超过磁晶各向异性能的峰值。超顺磁性粒子的磁化曲线必须无磁滞現象。磁就是这么来的，顺便还分析了一下各种磁性的特点，这一小节就这样吧！（越写越发现不好写，写得浅了像科普简介，写得深了俺能力不够。这铁磁学外传就像孙悟空头上的紧箍咒，看得挺神气，戴起来很痛苦。）好了，不发牢骚了，请继续关注铁磁学外传（ 5 ）俺们磁电哥俩好！参考文献：《铁磁学》中国科普博览 http://www.kepu.net.cn/gb/basic/magnetism/index.html （图片引用于书籍，无商业目的！）; 个人分类: 铁磁学外传|16287 次阅读|11 个评论

铁磁学外传—（3）South or North，This is a question: yangfangimr 2010-5-10 18:41; （磁子午线的切线，图片引用于网络！）我们早就知道，地球本身就是一块巨大的磁铁，它的 N 极在地理的南极附近，而 S 极在地理的北极附近。这样，如果把一块长条形的磁铁用细线从中间悬挂起来，让它自由转动，那么，磁铁的 N 极就会和地球的 S 极互相吸引，磁铁的 S 极和地球的 N 极互相吸引，使得磁铁方向转动，直到磁铁的 N 极和 S 极分别指向地球的 S 极和 N 极为止。这时，磁铁的 N 极所指示的方向就是地理的北极附近，磁铁的 S 极所指示的方向就是地理的南极附近。那么，古人为什么要把指示方向的磁铁称为指南针呢？指南针最早为中国发明，随后演变成罗盘应用于航海事业上。北宋末南宋初（约为 1180 年左右），中国的指南针（或者说罗盘）通过阿拉伯商人传入欧洲。此后，罗盘在世界航海事业上被广泛应用，因此才有 15-16 世纪欧洲人的世界地理大发现。按照咱们官方的历史教科书来看，由于这一渊源关系，欧洲人的指南针应该也是用来指南的。然而这只是我们的一厢情愿，欧洲人并不这么看！在大英百科全书中，有两个不同的词条来解释：第一个词条为 direction determinants ，即方向指定仪器，解释如下：中国古代四大发明之一，有磁指南和机械指南两种，磁指南发明于公元前 3 世纪，称为司南机械指南仪器为指南车，约在 3 世纪发明第二个词条为 compass ，译为罗盘，即通常意义上用于航海的指南针。解释如下：航海或勘测时在地球上使用的基本测向器，最老、最常用的罗盘为磁罗盘， 12 世纪，显然中国和欧洲的航海家都各自发现，一块天然磁石，一种自然界存在的磁性矿石，漂在水中木棒上时总是指向北极星方向两个词条其实是对指南针作了区分。一种是在陆地上、较简单的指南仪器，源于中国司南；另一种是用于航海和勘测上、较专业的指北仪器，欧洲和中国同时出现，无先后之分。分歧就这么出来了，对比这两个词条，发现大英百科全书似乎把中国是最早发明指南针这一说法完全给推倒了，因为在欧洲历史上，罗盘才是真正的指南针，并在欧洲人发现新大陆、争霸海权和开拓殖民地等近现代历史的决定性事件中，与火炮和航海术一样扮演了功不可没的角色。对中国古老的指南针不但否定，而且用了两个不同的词条来加以区分。在中国大百科全书中，也有指南针和罗盘（磁罗盘）两个词条，但不论是对指南针的解释，还是对罗盘的解释，都最终追溯了到战国的司南。咱们认为指南针和罗盘同出一源，用来指南，而西方人认为指南针显然应该是罗盘（佩雷菲特认为，罗盘是欧洲人自己发明的，与中国的司南没有必然联系，罗盘用来指北，而中国的司南则用来指南。）这似乎是一种不同文化背景上的误解。也有人认为叫指南而不叫指北针，主要原因是： 1 、南为阳，北为阴，指向阳向； 2 、皇帝都是座北朝南而坐，所以得顺着皇帝的视线指呀。（古代把南视为至尊，而把北象征为失败、臣服。宫殿和庙宇都面朝向正南，帝王的座位都是座北朝南，当上皇帝称南面称尊；打了败仗、臣服他人败北、北面称臣。）还有人认为可能中国人认为辨别方向有时很难（南）而要解决一个指难（南）的工具。英国人时常找不着北，而需要一个找北的方法，还可能和他们接近北极圈有关。（看起来像是玩笑话！不能当真。）现在来说，中国人认为指南针指南，欧洲人认为指南针指北，这都没错。毕竟现在的指南针是棱形，指针两头均衡，并非如司南只有一个杓柄，既指南也指北，所以所谓的南北之争，咱们也就不要继续徒费口舌了！（ South or north, this was not a question. ）请继续关注铁磁学外传（ 4 ）不要问俺从哪里来。参考文献：百度百科; 个人分类: 铁磁学外传|4825 次阅读|6 个评论

铁磁学外传—（2）说不尽的发展史: yangfangimr 2010-5-3 13:25; 让我们把目光重新投回 1785 年，这一年是清乾隆五十年。康乾盛世的浮华在慢慢消散，此时大清帝国的天之娇子们还在努力研读八股文。（库仑，图片引用于网络，无商业用途！）而法国物理学家库仑在这一年确立了静电荷间相互作用力的规律（库仑定律），同样的定律也适用于磁极之间的相互作用。库仑定律使电磁学的研究从定性进入定量阶段，是电磁学史上一块重要的里程碑。库仑是十八世纪最伟大的物理学家之一，他的杰出贡献永远不会磨灭。（奥斯特，图片引用于网络，无商业用途！）丹麦物理学家奥斯特受康德哲学与谢林的自然哲学的影响，坚信自然力是可以相互转化的，长期探索电与磁之间的联系。 1820 年 4 月终于发现了电流对磁针的作用。一条通过电流的导线会使其近处静悬着的磁针偏转，显示出电流在其周围的空间产生了磁场，这是证明电和磁现象密切结合的第一个实验结果，即电流的磁效应。同年 7 月 21 日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，由此开辟了物理学的新领域电磁学。 1934 年以奥斯特命名 CGS 单位制中的磁场强度单位。（安培，图片引用于网络，无商业用途！）安培在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和物理也有贡献。安培最主要的成就是 1820 ～ 1827 年对电磁作用的研究，阐明了载着电流的线圈所产生的磁场以及电流线圈间相互作用着的磁力。 1820 年 7 月，奥斯特发表关于电流磁效应的论文后，安培报告了他的实验结果：通电的线圈与磁铁相似。 9 月 25 日，他报告了两根载流导线存在相互影响，相同方向的平行电流彼此相吸，相反方向的平行电流彼此相斥；对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。通过一系列经典的和简单的实验，他认识到磁是由运动的电产生的。他用这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。他提出分子电流假说：电流从分子的一端流出，通过分子周围空间由另一端注入；非磁化的分子的电流呈均匀对称分布，对外不显示磁性；当受外界磁体或电流影响时，对称性受到破坏，显示出宏观磁性，这时分子就被磁化了。在科学高度发展的今天，安培的分子电流假说有了实在的内容，已成为认识物质磁性的重要依据。为了进一步说明电流之间的相互作用， 1821 ～ 1825 年，安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验，并根据这四个实验导出两个电流元之间的相互作用力公式。 1827 年，安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中，这是电磁学史上一部重要的经典论著，对以后电磁学的发展起了深远的影响。为了纪念安培在电学上的杰出贡献，电流的单位安培是以他的姓氏命名的。（以自己的名字来命名一个单位，这该是每一个从事物理研究学者的夙愿吧。）（法拉第，图片引用于网络，无商业用途！）法拉第 (1791-1867) ，英国著名物理学家、化学家。在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献。他家境贫寒，未受过系统的正规教育，但却在众多领域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范。他最出色的工作是电磁感应的发现和场的概念的提出。 1821 年在读过奥斯特关于电流磁效应的论文后，为这一新的学科领域深深吸引。他刚刚迈入这个领域，就取得重大成果发现通电流的导线能绕磁铁旋转，从而跻身著名电学家的行列。因受苏格兰传统科学研究方法影响，通过奥斯特实验，他认为电与磁是一对和谐的对称现象。既然电能生磁，他坚信磁亦能生电。经过 10 年探索，历经多次失败后， 1831 年 8 月 26 日终于获得成功。这次实验因为是用伏打电池在给一组线圈通电（或断电）的瞬间，在另一组线圈获得的感生电流，他称之为伏打电感应。同年 10 月 17 日完成了在磁体与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中激发电流的实验，这就是电磁感应现象。为解释电磁感应现象，他提出电致紧张态与磁力线等新概念。他力图解释电流的本质，导致他研究电流通过酸、碱、盐溶液，结果在 1833 ～ 1834 年发现电解定律，开创了电化学这一新的学科领域。不久以后，他又发现了抗磁性。另外，他也发现磁场能对光线产生影响，进而发现两者间的基本关系。在这些研究工作的基础上，他形成了电和磁作用通过中间介质、从一个物体传到另一个物体的思想。于是，介质成了场的场所，场这个概念正是来源于法拉第。正如阿尔伯特爱因斯坦所说，引入场的概念，是法拉第的最富有独创性的思想，是艾萨克牛顿以来最重要的发现。法拉第，是当之无愧电磁场学说的创始人。后世的人们，选择了法拉作为电容的国际单位，以纪念这位物理学大师。（麦克斯韦，图片引用于网络，无商业用途！）法拉第深邃的物理思想，强烈地吸引了年轻的麦克斯韦。麦克斯韦认为，法拉第的电磁场理论比当时流行的超距作用电动力学更为合理，他正是抱着用严格的数学语言来表述法拉第理论的决心闯入电磁学领域的。　麦克斯韦集成并发展了法拉第关于电磁相互作用的思想，并于 1864 年发表了著名的《电磁场动力学理论》的论文，将所有电磁现象概括为一组偏微分方程组，预言了电磁波的存在，并确认光也是一种电磁波，从而创立了经典电动力学。从奥斯特、安培发现电流的磁效应开始，经过法拉第的奠基，到理论的完成，前后经历了半个多世纪。最后完成这个理论的人，是英国杰出的数学家物理学家詹姆斯克拉克麦克斯韦。麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。　（居里夫妇，图片引用于网络，无商业用途！） 1895 年，法国物理学家居里发表了他对三类物质的磁性的大量实验结果，他认为：抗磁体的磁化率不依赖于磁场强度且一般不依赖于温度；顺磁体的磁化率不依赖于磁场强度而与绝对温度成反比 ( 居里定律 ) ；铁在某一温度 ( 居里温度 ) 以上失去其强磁性。（郎之万，图片引用于网络，无商业用途！）经过 19 世纪的蓬勃发展，磁学研究跨入了 20 世纪的门槛。法国物理学家朗之万于 1905 年提出了抗磁性和顺磁性的经典理论，但十多年后范列文证明，朗之万理论中的某些假设不合于经典统计力学原理，及至原子结构的量子论模型兴起后，朗氏的假设又成为可允许的。 1907 年，法国物理学家外斯提出分子场理论，扩展了郎之万的理论。 1921 年，奥地利物理学家泡利提出玻尔磁子作为原子磁矩的基本单位。美国物理学家康普顿提出电子也具有自旋相应的磁矩。 1928 年，英国物理学家狄拉克用相对论量子力学完美地解释了电子的内禀自旋和磁矩。并与德国物理学家海森伯一起证明了静电起源的交换力的存在，奠定了现代磁学的基础。（海森堡，图片引用于网络，无商业用途！） 1927 年海森堡首次提出并证明了量子力学的测不准原理。紧接着玻尔发展了互补性原理。至此量子力学的基本概念得到了完备自洽的物理解释。海森伯于 1927 年提出不确定性，阐明了量子力学诠释的理论局限性，对某些成对的物理变量，例如位置和动量，能量和时间等，永远是互相影响的；虽然都可以测量，但不可能同时得出精确值。不确定性适用于一切宏观和微观现象，但它的有效性通常只明显地表现在微观领域。 1929 年，他同泡利一道曾为量子场论的建立打下基础，首先提出基本粒子中同位旋的概念。海森堡晚年致力于建立一个描述基本粒子及其相互作用的统一量子场论。他的研究工作最初得到了泡利的支持，但是后来泡利开始怀疑海森堡的物理想法并最终退出了合作。海森堡的有关研究结果虽然在 1959 年后陆续发表，却没有被物理学界广泛接受。尽管如此，海森堡的所谓非线性旋量场理论包含了许多具有创新意义的物理思想，启发后人最终成功地建立了电磁和弱相互作用的统一量子理论。（1975年伊辛，图片引用于网络，无商业用途！）伊辛在 1925 年解出的精确解表明一维伊辛模型中没有相变发生。在铁和镍这类金属中，当温度低于居里温度（铁磁性）时，原子的自旋自发地倾向某个方向，而产生宏观磁矩。温度高于居里温度时，自旋的取向非常紊乱，因而不产生净磁矩。当温度从大于或小于两边趋于居里温度时，金属的比热容趋于无限大。这是物质在铁磁性状态和非铁磁性状态之间的相变，它并不包含在厄任费斯脱所分类的相变中。伊辛模型就是模拟铁磁性物质的结构，解释这类相变现象的一种粗略的模型。它的优点在于，用统计物理方法，对二维情形求得了数学上严格的解。这就使得铁磁性物质相变的大致特征，获得了理论上的描述。 1936 年，苏联物理学家郎道完成了巨著理论物理学教程，其中包含全面而精彩地论述现代电磁学和铁磁学的篇章。 19 世纪 30 年代初，法国物理学家奈耳从理论上预言了反铁磁性，并在若干化合物的宏观磁性方面获得了实验证据。 1948 年他又对若干铁和其他金属的混合氧化物的磁性与铁磁性的区别作了详细的阐释，并称这类磁性为亚铁磁性。于是就有了五大类磁性（顺磁性，抗磁性，铁磁性，亚铁磁性，反铁磁性）。最近十多年来又有些学者提出了几种磁性的新名称，但这些都属于铁磁性的分支。 1967 年，旅美奥地利物理学家斯奈特在量子磁学的指导下发现了磁能积很高的稀土磁体 (SmCo 5 ) ，从而揭开了永磁材料发展的新篇章。 1974 年，第二代稀土永磁 Sm 2 Co 17 问世。 1983 年，日本佐川真人 (Sagawa) 等首先用粉末冶金的方法研制出高性能的 Nd-Fe-B 系永磁体，宣告了第三代永磁材料的诞生。 1990 年，原子间隙磁体 Sm-Fe-N 问世。 1991 年，德国物理学家克内勒提出了双相复合磁体交换作用的理论基础，指出了纳米晶磁体的发展前景。滚滚长江东逝水，浪花何曾淘尽英雄？真正的英雄，是纵有畏惧而依然直面前行，英雄榜上铭记的永远都是那些永不言弃的人们！一部磁学发展史，诉说的终究是那些英雄的传奇。参考文献：百度百科（永磁材料发展史，引用于网络，无商业用途！）; 个人分类: 铁磁学外传|8031 次阅读|7 个评论

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