美國科學家首度在由銠(rhodium, Rh)原子組成的純金屬系統中，觀察到多鐵性(multiferroism)的存在。這項發現不僅在物理上具有基礎重要性，還有助於製造新型的磁性資料儲存體與自旋元件。 這個由喬治亞理工學院及卡麥隆(Cameron)大學合組的研究團隊發現含有6至40個原子的銠原子簇表現出多鐵性質。所謂多鐵性是指材料同時具有鐵電性與磁性，所以被認為具有很廣的應用性，例如鐵磁共振元件、光伏電池與磁電記憶體等。研究人員發現銠團簇中的每個原子大約有一個玻爾磁子(Bohr magneton)的磁矩，使它成為錳之外唯一具有奈米級磁性的4d軌域元素；而不論是銠或錳在塊材時是沒有鐵電性與磁性的。 為了研究銠原子簇的多鐵電性，該團隊將銠原子簇暴露在分子束中，同時讓它們通過電場與磁場。當原子簇與外加場產生交互作用時，分子束就會偏折離開原來的軌跡。領導這項研究的Walt de Heer指出，利用具有高度解析、位置靈敏的飛行時間質譜儀(time-of-flight mass spectrometer)，精確量測偏折程度，就能精準獲得銠原子簇的磁矩與電偶矩。 奈米級材料多鐵性的應用之一是以電場控制的磁記憶體。以電場控制且不牽涉到電流的磁性，是磁性研究中快速成長的領域，而且這類記憶體有可能成為未來磁性資料與自旋元件的基石，只要科學家能找到快速開關電性與磁性的方法。 奈米級多鐵學(multiferroism)對於基礎物理研究也非常重要，它有助於探索傳統鉍鐵(bismuth ferrite)之外的新型低維度多鐵系統。de Heer表示，這些研究有助於發展更先進的多鐵學理論，並更瞭解觀察到的現象。詳見Physical Review
Letters 113,157203 (2014)。 |