最近，在美國布克海文國家實驗室做博士後的溫嶺籍科研人員吳頡收到國際頂級物理學雜誌：《自然—物理》（Nature Physics）雜誌社的郵件通知，以吳頡為第一作者撰寫的一篇關於納米磁學的論文已經在網上發表，這是他在美國加州大學伯克利分校物理系攻讀物理學博士期間長達三年的的研究成果。

　　吳頡是溫嶺市新河鎮人，早年就讀于新河小學、中學，在復旦大學物理系獲得碩士學位後，到美國加州大學伯克利分校物理系深造，現在美國布克海文國家實驗室做博士後研究。

　　據吳頡介紹：納米磁學是近幾年興起的尖端科學。物質的磁性非常常見，像中國古人在千年前就發現了磁石並以此製造了舉世聞名的“指南針”。但有沒有人曾經這樣問過自己“為什麼磁鐵有磁性，而木頭沒有磁性？”聽上去這是個傻問題，但是對於事物強烈的好奇心和對人們熟視無睹的現象的深入思考正是科學的真正起源。上述問題其最終指向的，是磁鐵和木頭在微觀結構上的差異。出人意料的是，磁性的微觀機理是一個非常複雜和困難的領域。直到上世紀量子力學出現以後，德國物理學家海森堡才在這個基礎上提出了電子交換相互作用理論，在電子這樣的微觀層面上解釋了一個常人可能覺得不是問題的問題“磁鐵為什麼有磁性”。從此，物理學家們才認識到，磁鐵的磁性來源於電子的自旋。

　　通過對磁性的深入研究，人們對於磁性的微觀行為的認識越來越清晰，而這些努力也結出了豐碩的果實，磁性記錄的單元從毫米級的磁帶迅速進入到了微米級的磁片，以前曾為龐然大物的電腦硬碟，時至今日已成為今日物美價廉的TB級的硬碟，磁性存儲產業也已經成為一個規模上千億的龐大帝國。吳頡曾參觀了磁片的發源地， IBM公司在矽谷的研究基地，親眼目睹了研發於1960年代的世界上第一代磁片，它的體積有一個人那麼大，售價當時為5萬美元，而存儲容量則只有區區的 5M。對比現在的體積和容量，讓人真正體會到這半個世紀科技水準的突飛猛進，也讓人明白基礎研究對於國家和民族的深重意義。

　　當今的磁性研究集中于納米層面，也稱為納米磁學，著重研究電子自旋在納米尺度上的奇異行為。例如，在直徑為一百納米的孤立的鐵磁圓柱體中，合適的條件下能觀察到“鐵磁渦旋體”。這是一種非常穩定的穩定態，卻只存在于納米尺度之下，而不具有大尺度的類比物。這種鐵磁渦旋體有可能成為下一代的最小存儲單元。而“反鐵磁渦旋體”，是反鐵磁體系所形成的類似的渦旋結構，理論上預言非常有可能存在，卻從未被實驗直接觀測到。

　　為了驗證這個可能性，通過分子束外延的手段獲得了納米級厚度的反鐵磁薄膜，並且用離子束聚焦的方法對薄膜進行納米組裝，然後通過結合同步輻射光源和電子顯微鏡，利用磁旋二色效應，形成了反鐵磁的磁結構的CCD照片。實驗的結果清晰地顯示了反鐵磁渦旋體的存在。這是世界上第一次對反鐵磁渦旋體的直接觀測。這個實驗基於美國加州大學伯克利分校物理系，電子工程系和美國勞倫斯國家實驗室，韓國科學技術研究院以及北京中科院物理所的長達三年的合作。而實驗的論文最終發表在2011年的《自然物理Nature Physics》上。

（吳茂雲／溫嶺市）