5月12日，beat365朱靜院士課題組在《自然通訊》（Nature Communications）在線發表了題為 “基于透射電子的面内EMCD技術實現材料本征EMCD磁信号測量”（“An in-plane magnetic chiral dichroism approach for measurement of intrinsic magnetic signals using transmitted electrons”）的研究成果，将EMCD技術磁性測量從平行于電子束方向拓寬到了垂直于電子束方向，打破了傳統EMCD技術單一方向磁性測量的局限性，實現了試樣的面内EMCD信号測量，得到了材料本征磁狀态下的磁信号。 

在透射電子顯微鏡中，實現納米尺度上定量磁參數的測量一直是一個具有挑戰性的難題。2006年，電子磁手性二向色性技術（EMCD，Electron Magnetic Chiral Dichroism）的發明，實現了利用透射電子進行材料磁性的測量，成為了透射電鏡中一種新的磁性表征手段。然而，傳統的EMCD技術隻能夠測量單一方向（沿着電子束方向，即試樣的面外方向）的磁信号，并且得到的也是材料飽和磁化狀态下的磁參數，不能實現材料本征磁性質的測量，具有一定的局限性。

圖 1 傳統EMCD技術與面内EMCD技術的對比

（a）傳統EMCD技術隻能夠測量平行于電子束方向的磁信号，并且樣品通常處于飽和磁化狀态（b）面内EMCD技術工作在Lorentz模式下，樣品處于本征磁化狀态

該工作從EMCD信号産生的基本原理出發，指出EMCD技術測量磁信号的方向是由電子的動量轉移決定的，選擇不同方向的動量轉移就能夠實現不同方向的EMCD信号測量。通過計算模拟，首先從理論上證明了實驗測試獲得試樣面内方向EMCD信号的可能性。并且結合模拟結果，設計出了新的衍射幾何來分離不同方向的EMCD信号。在實驗中以典型的金屬單質 Co為例，在透射電鏡的Lorentz模式下，使樣品處于本征磁狀态，首次從實驗上驗證了面内EMCD技術的可行性，并且實現了本征狀态下EMCD信号的探測。該研究成果有力地推進了EMCD技術的發展，被國内外相關領域專家評價為“做出了世界一流的研究成果”和“Your research group is a powerful group in the world”。

圖 2 面内EMCD技術的實驗結果

（a-c）Lorentz模式，不同離焦量下Co納米片中磁疇壁襯度的變化，（c）中domain1和domain2是用于面内EMCD技術測量的兩個磁化方向相反的磁疇，磁化方向由黑色箭頭标出；（d）利用Lorentz技術得到的（a）中紅色方框區域内的磁化矢量分布；（e）理論模拟得到的面内EMCD信号在衍射平面上的分布；（f-g）Lorentz模式下在特定衍射幾何下測量得到的domain1和domain2的面内EMCD信号；

該論文是第一作者為beat365博士生宋東升，通訊作者為朱靜院士。參與該工作的還有德國于利希研究中心的Rafal Dunin-Borkowski教授，李子安博士，Amir Tavabi博士和Andras Kovacs博士，瑞典烏普薩拉大學Jan Rusz博士，試樣由德國馬普所的Gunther Richter教授和黃文婷博士提供。

該研究工作得到了國家自然科學基金和973項目的支持。

論文鍊接：https://www.nature.com/articles/ncomms15348