最近，在美国布克海文国家实验室做博士后的温岭籍科研人员吴颉收到国际顶级物理学杂志：《自然—物理》（Nature Physics）杂志社的邮件通知，以吴颉为第一作者撰写的一篇关于纳米磁学的论文已经在网上发表，这是他在美国加州大学伯克利分校物理系攻读物理学博士期间长达三年的的研究成果。

　　吴颉是温岭市新河镇人，早年就读于新河小学、中学，在复旦大学物理系获得硕士学位后，到美国加州大学伯克利分校物理系深造，现在美国布克海文国家实验室做博士后研究。

　　据吴颉介绍：纳米磁学是近几年兴起的尖端科学。物质的磁性非常常见，像中国古人在千年前就发现了磁石并以此制造了举世闻名的“指南针”。但有没有人曾经这样问过自己“为什么磁铁有磁性，而木头没有磁性？”听上去这是个傻问题，但是对于事物强烈的好奇心和对人们熟视无睹的现象的深入思考正是科学的真正起源。上述问题其最终指向的，是磁铁和木头在微观结构上的差异。出人意料的是，磁性的微观机理是一个非常复杂和困难的领域。直到上世纪量子力学出现以后，德国物理学家海森堡才在这个基础上提出了电子交换相互作用理论，在电子这样的微观层面上解释了一个常人可能觉得不是问题的问题“磁铁为什么有磁性”。从此，物理学家们才认识到，磁铁的磁性来源于电子的自旋。

　　通过对磁性的深入研究，人们对于磁性的微观行为的认识越来越清晰，而这些努力也结出了丰硕的果实，磁性记录的单元从毫米级的磁带迅速进入到了微米级的磁片，以前曾为庞然大物的电脑硬碟，时至今日已成为今日物美价廉的TB级的硬碟，磁性存储产业也已经成为一个规模上千亿的庞大帝国。吴颉曾参观了磁片的发源地， IBM公司在矽谷的研究基地，亲眼目睹了研发于1960年代的世界上第一代磁片，它的体积有一个人那么大，售价当时为5万美元，而存储容量则只有区区的 5M。对比现在的体积和容量，让人真正体会到这半个世纪科技水准的突飞猛进，也让人明白基础研究对于国家和民族的深重意义。

　　当今的磁性研究集中于纳米层面，也称为纳米磁学，着重研究电子自旋在纳米尺度上的奇异行为。例如，在直径为一百纳米的孤立的铁磁圆柱体中，合适的条件下能观察到“铁磁涡旋体”。这是一种非常稳定的稳定态，却只存在于纳米尺度之下，而不具有大尺度的类比物。这种铁磁涡旋体有可能成为下一代的最小存储单元。而“反铁磁涡旋体”，是反铁磁体系所形成的类似的涡旋结构，理论上预言非常有可能存在，却从未被实验直接观测到。

　　为了验证这个可能性，通过分子束外延的手段获得了纳米级厚度的反铁磁薄膜，并且用离子束聚焦的方法对薄膜进行纳米组装，然后通过结合同步辐射光源和电子显微镜，利用磁旋二色效应，形成了反铁磁的磁结构的CCD照片。实验的结果清晰地显示了反铁磁涡旋体的存在。这是世界上第一次对反铁磁涡旋体的直接观测。这个实验基于美国加州大学伯克利分校物理系，电子工程系和美国劳伦斯国家实验室，韩国科学技术研究院以及北京中科院物理所的长达三年的合作。而实验的论文最终发表在2011年的《自然物理Nature Physics》上。

（吴茂云／温岭市）