磁学在高新科技中的应用

磁的普遍存在和广泛应用 现代磁学研究和应用的发展已经证明：任何物质从宏观的固体、液体和气体到微观的原子、原子核和基本粒子都具有或强或弱的磁性，任何空间从我们体内到身边、从地球到各种天体(行星和恒星)、到星际空间都存在或高或低的磁场．因而可以说，包含物质的磁性和空间的磁场是普遍存在的．一般所说的无磁性物质，实际上是弱磁性物质，而一般所说的磁性物质或称磁性材料，实际上是强磁性物质．     

生命世界中的磁——介绍生物磁学及其应用

 在“磁在天上、地下和人间”一文中曾阐明磁性是一切物体都具有的,磁场是任何空间都存在的,只不过有磁性强弱和磁场高低之分而已.那么,我们人类和各种生物也会有磁性、也会产生磁场吗?回答是完全肯定的.现在我们就来介绍包括人在内的生物的磁性和磁场,外加的和环境的磁场对生物的影响和效应,各层次生物系统的磁学研究方法,生物磁学在工业、农业、医药和环境保护等方面的应用.生物体是有磁性的,这就是说生物体同其它物体一样在不均匀的磁场中会受到力(磁力)的作用.     

世界何处没有磁

 在一般人看来,磁是一种少见的现象,似乎只有磁石吸铁和指南针指南等少数现象才同磁有关,其他许多现象都与磁无关,看作是无磁的或非磁的。实际上,这样的看法是不对的。因为现代科学的发展,已经认识到,磁是普遍存在的,磁与我们的关系是十分密切的。为什么这样说?因为所谓磁,是指物质的磁性和空间的磁场。磁性是指物质在磁场中会受到力或力矩作用的性质,磁场是指运动的电荷在其中会受到力作用的物理场。从这样的意义看,任何物质都是具有磁性的,只有强弱的差别;任何空间都是存在磁场的,只有高低的不同。现在让我们来看一看,世界何处没有磁?     

探究磁现象的微观本质

1磁是什么 磁铁与铁相互吸引是我们大家都熟知的现象磁铁对塑料杯子、纸等物质，似乎没有反应，但实际上仍然有磁作用，只是磁效应很微弱，我们感觉不到，以致被忽略，实际上，所有物质对磁都有反应，因为原子核和电子都有磁性，电子具有较强的磁性，     

生命科学中的物理问题讲座第四讲生物磁学的最新进展

概述了最近生物磁学的主要进展和若干机制问题。这些进展包括生物磁场、生物磁性、磁场生物效应、生物磁技术及其在工业、农业、医学和环境保护等方面的应用，简要地讨论了生物磁场来源，生物磁性特点，生物系统磁共振，磁场对生物电流、自由基、蛋白质、生物膜和生物结构的影响，以及磁场处理水的问题。     

谈一谈“物质的磁现象”

早在几千年前,磁现象就为人类所发现。战国时期,名医扁鹊已利用磁石给人治病。1000年前指南针的发明带来了世界性航海与贸易的高潮。磁性是物质的一种普遍而重要的属性,小至电子、原子,大到地球、太阳以及其他许多天体,都具有磁性。就连人体内部也不例外,人类的生存和健康与外界磁条件休戚相关。如今,古老的磁学园地正不断绽开新的花朵,例如核磁共振医疗诊断系统、现代高度发达的移动通信以及磁性卡片等记录工具都是现代技术与磁学相互结合产生的硕果。一、磁性的本质首先对磁现象进行系统研究的是文艺复兴时期英格兰的威廉·吉尔伯特。他通…     

磁学发展简述

一、磁性的意义和分类 所渭磁性,从广义上讲,是指物体在不均匀磁场中受力的性质。由受力的强弱又分为强磁性和弱磁性。一般常把强磁性称为磁性(狭义)或铁磁性,而不恰当地把弱磁性称为“无磁性”或“非磁性”。弱磁性又分为抗磁性和顺磁性。在不均匀磁场中物体沿磁场减弱方向受力的性质称为抗磁性,这是一切物体都具有的性质,但有时为其它更强的磁性所掩盖;如水、铜和绝大多数有机分子和生物大分子都是抗磁性物质。在不均匀磁场中,物质沿磁场增强方向受力的性质称为顺磁性,如铝、氧化和未氧化的血红蛋白都是顺磁性物质。在不均匀性磁场中,物体沿磁场增强方向受力且比顺磁性强几万甚至几百万倍以上的性质称为强磁性,一般常称为铁磁性。强磁性是由于物体中磁性原子的磁矩,在一定条件下受一种强的相互作用而排列有序时产生的。根据磁有序类型的不同,又分为铁磁性(原子磁矩平行排列)、亚铁磁性(两类或更多种大小不同的磁矩反平行排列)和其它更为复杂的磁有序性:但如果磁有序的原子磁矩互相抵消,则不显强磁性,称为反铁磁性。常见的铁磁性物质有铁、钴、镍及其一些合金和化合物;常见的亚铁磁性物质有磁铁矿和多种铁氧体材料;FeO、CoO、NiO则是反铁磁物质。研究广义     

趋磁细菌中的磁接收器

趋磁细菌是一种水生的能够运动的微生物,通常存在于含氧—缺氧的具有垂直化学梯度的沉积物和水柱等过渡区域中.在这种分层环境中,地磁场磁力线作为垂直通道,趋磁细菌在通道中沿着磁力线方向排列,上下运动寻找最佳生存位置.这种现象背后的机制则是趋磁细菌体内磁小体磁接收器的存在.趋磁细菌体内具有磁性的链状排列的磁小体,磁小体链与外磁场相互作用,使趋磁细菌可以沿着磁力线游动,具有极性趋磁性,而这种趋磁性与趋磁细菌趋氧性密切相关,帮助它处于最佳氧化还原生存环境中.本文就主要对趋磁细菌体内的磁小体、磁小体链的物理特征以及磁小体磁接收器的工作模型做简要描述,希望能为相关研究提供借鉴.     

磁性斯格明子的多场调控研究

斯格明子(skyrmion)的概念最早是由英国的粒子物理学家Tony Skyrme提出,它被用来描述粒子的一个状态,是一种拓扑孤立子.磁性斯格明子是一种具有拓扑行为的新型磁结构,其空间尺寸为纳米量级,空间距离从纳米到微米量级可调;其存在温度涵盖从低温、室温到高温的宽温区;其材料体系不仅包括早期发现的低温区B20型中心对称破缺的铁磁体和螺旋磁有序的弱铁磁材料,也包括近期发现的室温及以上的中心对称六角结构磁性MnNiGa金属合金和磁性薄膜/多层膜体系.利用磁性斯格明子的拓扑磁结构可以实现类似于自旋阀或者磁性隧道结中的自旋转移矩效应,即外加电流可以驱动斯格明子,其临界电流密度比传统翻转磁性多层膜体系中磁矩的电流密度(一般为10~7A/cm~2)要低5个数量级,约为10~2A/cm~2,该临界值远低于硅基半导体技术中沟道电流密度的上限,在未来的磁信息技术中具有广泛的应用前景.本综述简单介绍了磁性斯格明子的发展历程,归纳总结了磁性斯格明子的材料体系,介绍了观察磁性斯格明子的实验手段,重点介绍了多场(磁场、电流、温度场)调控作用下中心对称MnNiGa合金和Pt/Co/Ta磁性多层膜体系中磁性斯格明子的产生、消失以及外场调控演变等动态行为.     

基于金刚石NV色心的纳米尺度磁场测量和成像技术

纳米级分辨率的磁场测量和成像是磁学中的一种重要研究手段.金刚石中的单个氮-空位点缺陷电子自旋作为一种量子传感器,具有灵敏度高、原子级别尺寸、可工作在室温等诸多优势,灵敏度可以达到单核自旋级别,空间分辨率达到亚纳米.将这种磁测量技术与扫描成像技术结合,能够实现高灵敏度和高分辨率的磁场成像,定量地重构出杂散场.这种新型的磁成像技术可以给出磁学中多种重要的研究对象如磁畴壁、反铁磁序、磁性斯格明子的结构信息.随着技术的发展,基于氮-空位点缺陷的磁成像技术有望成为磁性材料研究的重要手段.     

内禀磁性测量中的热磁扫描方法和SPD技术

一、引言在实验教学和科研活动中常常会遇到具有磁性的材料,需要分析和研究其磁性质,因此必须首先测量材料的磁晶各向异性场H_A、饱和磁化强度M_s和居里温度T_c等内禀磁性。其中测定H_A的传统方法是通过测量取向样品的磁化曲线来确定,此处我们介绍一种简便且精度很高的测量方法——奇点探测法(Singular Point Detection,简称SPD技术)。而居里温度T_c可以用振动样品磁强计、磁天平等在弱磁场中进行测量,饱和磁化强度M_s用提拉法装置,采用     

东西方古代对电与磁现象认识的对比

电与磁的深入研究和广泛应用,虽是在近代科学技术的发展中兴起的,但对电和磁现象的观察发现以及磁的应用却有着极悠久的历史.     

通过磁化曲线计算磁熵值

在恒定低磁场下测量磁性物质的M T 曲线,可以确定其居里点;在居里点附近测量一系列等温磁化曲线M H,根据磁化曲线并借助于磁系统的热力学关系式,通过数值计算方法得到磁性材料在施加或撤去外磁场过程中的磁熵变化值.     

弱磁场中质子的自由进动和一个野外测磁场的实验

本文报导了我们在弱场中进行的核矩预极化和核矩自由进动的实验和分析。主要研究了极化磁场衰减过程中核矩的运动、讯号的绝对强度,并观察到探头转动对讯号频率的影响,指出了这是测核磁矩正负号的最直接的方法。此外,弱磁场中质子自由进动现象在高空磁场测量、地质探矿、石油开采等方面都有重要的实际应用,本文的结果对解决这些应用中的具体问题是有帮助的。为了检验全套仪器在野外工作时的性能,以及观察周围大体积的磁性物质对讯号频率的影响,我们在野外进行了一系列的测磁实验,获得了肯定的结果。测磁的相对精密度达到1×10^-5。     

生物磁学在农业上的应用

一、生物磁学及其物理基础 生物磁学是研究物质磁性、磁场与生物特性,生命活动之间的相互联系的科学.它在当前生物技术和新技术革命中有许多重要的应用. 生物磁学的内容相当广泛,主要包括:(1)生物磁现象,如生物磁场和生物磁性,可称为狭义的“生物磁学”;(2)磁场生物效该.如外加恒定(直流)磁场和交变磁场对生命活动的影响,称为“磁生物学”;(3)磁学方法和磁技术在生命科学中的应用,可称为“生物磁技术”或“生物磁工程”;(4)生物磁学在工业、农业、医药、环境保护和生物工程等方面的应用,可称为“应用生物磁学”. 磁场是一种使运动的带电粒子…     

磁性材料的磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构

首先简要地介绍了磁性材料中磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构以及相互之间的关系. 一方面, 磁畴结构由材料的磁结构、内禀磁性和微结构因素决定; 另一方面, 磁畴结构决定了材料磁化和退磁化过程以及技术磁性. 拓扑学与材料物理、材料性能的联系越来越紧密. 最近的研究兴趣集中在一些拓扑磁性组态, 如涡旋、磁泡、麦纫、斯格米子等. 研究发现这些拓扑磁结构的拓扑性质与磁性能密切相关. 然后从尺寸效应、缺陷、晶界三个方面介绍国际学术界在磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构方面的进展. 最后介绍了在稀土永磁薄膜材料的微观结构、磁畴结构和磁性能关系、交换耦合纳米盘中的拓扑磁结构及其动力学行为方面的工作. 通过对文献的评述, 得到以下结论: 开展各向异性纳米复合稀土永磁材料的研究对更好地利用稀土资源具有重要的意义. 可以有目的地改变材料的微结构, 可控地进行磁性材料的磁畴工程, 最终获得优秀的磁性能. 拓扑学的概念正在应用于越来越多的学科领域, 在越来越多的材料中发现拓扑学的贡献. 研究磁畴结构、拓扑磁性基态或者激发态的形成规律以及动力学行为对理解量子拓扑相变以及其他与拓扑相关的物理效应是十分重要的. 也会帮助理解不同拓扑学态之间相互作用的物理机制及其与磁性能之间的关系, 同时拓展拓扑学在新型磁性材料中的应用.     

原位磁场下粉末样品的X射线衍射图谱

在X射线粉末衍射仪的样品台附近施加磁场 ,测得了在原位磁场下分别具有顺磁性、抗磁性、铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性和磁性混合物的 6个样品的X射线衍射图谱 .与无磁场时的相应衍射图谱相比较 ,这些图谱中有衍射峰消失 ,又有新的衍射峰出现 ;或是峰位置和强度发生变化 ;而且磁场方向不同时 ,衍射图谱也不一样 .产生这些现象的部分原因可能是 ,在磁场下物质内部的磁矩沿着磁场方向定向 ,粉末晶胞内产生应力 ,导致晶格歧变 (如磁致伸缩效应 )或者晶粒沿着易磁化轴方向择优取向     

基于PVA/Fe_(3)O_(4)水凝胶的锥形光纤磁传感EI北大核心CSCD

为了研究磁性水凝胶的磁致折射率变化及其在磁致光传感领域的应用,通过共混法制备了聚乙烯醇/四氧化三铁(PVA/Fe_(3)O_(4))磁性水凝胶,并基于光纤端面反射法测试了该磁性水凝胶在不同外加磁场下的折射率变化,测得其磁致光折射率变化规律。在此基础上设计了磁性水凝胶锥形光纤传感结构。实验表明,在环境温度22℃,磁粒子浓度2.1%时,6.4~22.6 mT范围内基于磁性水凝胶的光纤磁场传感元件波长偏移灵敏度为86.42 pm/mT;磁粒子浓度2.9%时,5.5~30 mT范围内该传感元件波长偏移灵敏度为51.42 pm/mT。该类磁性水凝胶在光纤磁传感测量方面具有良好的应用价值。     

第四讲 生物磁学的最新进展

概述了最近生物磁学的主要进展和若干机制问题，这些进展所括生物磁场，生物磁性，磁场物效应，生物磁技术瘃其在工业，农业，医学和环境保护等方面的应用，简要地讨论了生物磁场来源，生物磁性特点，生物系统磁共振，磁场对生物电流，自由基，蛋白质，生物膜和生物结构匠影响，以及磁场处理水的问题。     

磁性液体磁表面张力测试及其液膜拉脱过程受力分析

使用拉脱法测量了磁性液体的磁表面张力,根据计算机实时采集电压随时间的变化数据得到U-t曲线,进而将液膜拉脱过程分为6个阶段,分别研究了每个阶段的电压变化原因.无外加磁场作用时2F号磁性液体存在一电压变化较平缓的阶段,而白油和1F磁性液体并未出现此现象,这主要是因为白油和1F磁性液体表面张力较大,2F号磁性液体的表面张力较小造成.有外加磁场作用时,磁性液体的磁表面张力增加,主要是由于外加磁场增强了磁性颗粒之间的相互作用.