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近期，中國科學院合肥物質科學研究院等開發出能夠在原子尺度上解析反鐵磁序的原創性表征方法。反鐵磁材料具備抗外場干擾能力強、響應速度快等特性，被視為高速高密度信息存儲與自旋電子器件的理想候選材料。然而，其零凈磁化特征使傳統磁性表征手段面臨挑戰。目前，反鐵磁序研究依賴于散裂中子源和同步輻射光源等大科學裝置，存在空間分辨率有限、依賴宏觀有序結構、難以用于微區與界面研究等問題。研究團隊基于球差校正透射電鏡，提出并實現了原子柱分辨電子磁圓二色譜（EMCD）測量技術。這項技術利用磁性原子柱兩側電子能量損失譜信號的手性反轉特性，通過采集并差分原子柱兩側的手性信號，實現單個原子柱磁信號的直接提取。團隊同時優化了衍射幾何與信號采集方式，將信號強度提升一個數量級，突破了傳統EMCD技術信號弱、分辨率受限的制約。團隊將該技術應用于在G型反鐵磁體DyFeO3與C型反鐵磁體α-Fe2O3兩類反鐵磁體系中，揭示了原子尺度的反鐵磁序，驗證了該方法對不同反鐵磁結構的普適性與可靠性。在DyScO3/SmFeO3界面的研究中，該技術直接觀測到僅一個晶胞厚度的磁性死層呈現界面區域磁序的顯著抑制，為理解界面磁性耦合機制及自旋器件界面工程提供了實驗依據。這一技術突破了現有磁性表征技術在空間分辨率的制約，為微觀磁結構研究提供了新工具，有望應用于界面磁性、拓撲磁結構、反鐵磁性和交錯磁性等領域，為自旋電子學、先進磁存儲器件及量子磁性材料的表征開辟了新的實驗途徑。相關研究成果發表在《自然-納米技術》（Nature Nanotechnology）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院等的支持。論文鏈接SmFeO3的原子模型（左）、原子分辨的元素分布（中）、原子分辨的磁信號（右）