中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（SHMFF）是国家“十一五”重大科技基础设施，由中国科学院合肥物质科学研究院与中国科学技术大学联合承建攻关。装置于2008年启动建设，2017年通过国家验收。验收专家组一致认为，SHMFF“磁体技术和综合性能达到国际领先水平”，标志... 更多简介 +
近期，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心、安徽大学、德国于利希研究中心、武汉理工大学等团队合作，在磁性表征技术领域实现重大突破，开发出一种能在原子尺度上解析反铁磁序的原创性表征方法，相关研究成果以“Magnetic circular dichroism imaging of atomic-scale antiferromagnetic order at a buried interface”为题，发表于国际权威期刊Nature Nanotechnology。
反铁磁材料因其相邻原子磁矩反平行排列、净磁化强度为零，具备抗外场干扰能力强、响应速度快等特性，被视为高速高密度信息存储与自旋电子器件的理想候选材料。然而，其零净磁化特征使传统磁性表征手段面临严峻挑战。目前，反铁磁序的研究主要依赖于散裂中子源和同步辐射光源等大科学装置，但存在空间分辨率有限、依赖宏观有序结构、难以用于微区与界面研究等瓶颈。
针对上述难题，研究团队聚焦于显微方法与磁性表征技术的原始创新，基于球差校正透射电镜，提出并实现了原子柱分辨电子磁圆二色谱（EMCD）测量技术。该技术的核心突破在于，利用磁性原子柱两侧电子能量损失谱（EELS）信号的手性反转特性，通过采集并差分原子柱两侧的手性信号，实现了单个原子柱磁信号的直接提取。研究团队同时优化了衍射几何与信号采集方式，将信号强度提升一个数量级，突破了传统EMCD技术信号弱、分辨率受限的制约。
研究团队将该技术应用于两类典型反铁磁体系：在G型反铁磁体 DyFeO₃ 与 C型反铁磁体 α-Fe₂O₃ 中，揭示了原子尺度的反铁磁序，验证了该方法对不同反铁磁结构的普适性与可靠性。尤为重要的是，在 DyScO₃/SmFeO₃界面的研究中，该技术直接观测到仅一个晶胞厚度的磁性死层，呈现了界面区域磁序的显著抑制，为深入理解界面磁性耦合机制及自旋器件界面工程提供了关键实验依据。
本研究发展的原子分辨磁成像技术，突破了现有磁性表征技术在空间分辨率的制约，为微观磁结构研究提供了新的研究工具。未来可广泛应用于界面磁性、拓扑磁结构、反铁磁性和交错磁性等前沿领域，为自旋电子学、先进磁存储器件及量子磁性材料的表征开辟了新的实验途径。
强磁场科学中心杜海峰研究员和安徽大学宋东升教授为论文共同通讯作者。该项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、中国科学院基础研究领域青年团队计划、中国科学院低功耗量子材料建制化科研平台等项目的支持。
论文链接： https://doi.org/10.1038/s41565-026-02134-z
图. SmFeO₃的原子模型（左），原子分辨的元素分布（中）和原子分辨的磁信号（右）
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