周劍平：多鐵電材料的追夢征程

本刊記者 高艷華

周劍平：多鐵電材料的追夢征程

本刊記者 高艷華

電和磁的聯系最早可追溯到1820年，奧斯特偶然發現電流會影響周圍磁針的指向。隨后，安培和法拉第等人發展了電磁學理論。19世紀，麥克斯韋集電磁學大成，總結出經典電動力學統一理論。這些探索和發現對人類社會產生的影響眾所周知。跨越多個世紀后的今天，陜西陜西師范大學物理學與信息技術學院周劍平教授站在這些科學巨人的肩膀上，以多鐵性材料的研究工作，延續著人類對磁電的追夢之程。

多鐵電材料是一種同時具有鐵電、鐵磁及鐵彈兩者或兩者以上耦合性質的多功能材料。其獨特的磁電耦合效應具有重要的科學意義，多鐵性材料的研究是一個跨學科、蘊含著豐富的材料科學與物理研究課題、以及可預期的廣闊應用前景的前沿研究領域。

多鐵電材料研究已然成為學術界關注的熱點之一。周劍平投身其中，與其豐富的經歷有關：他先后就讀于北京科技大學、中科院半導體研究所，獲博士學位。2004年起在清華大學材料系從事博士后研究工作，后到陜西師范大學從事科教工作至今。因意識到多鐵性材料研究工作的重要性，多年開展多鐵性方面的研究工作，涉及鐵電、鐵磁等相關領域知識，從事多鐵性納米材料的制備及性能、磁電耦合機理的研究。包括單相多鐵性納米材料的制備和性能研究，多鐵性納米復合材料的制備、耦合特征的研究。先后參加了國家“973”項目，“863”項目，國家自然科學基金重點項目的研究，主持完成中國博士后科學基金1項，目前主持2項國家自然科學基金，并且在2009年入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”。近年來，在國內外學術期刊發表學術論文60余篇，其中以第一作者發表SCI收錄文章20余篇，出版教材2部。

隨著電子器件集成化程度越來越高，人們期望器件小型化，材料性能的多功能化，對材料性能的研究深入到納米尺寸。多鐵性材料同時具有鐵電性和鐵磁性，由于其獨特的介電、壓電、磁學以及光學等性能具有豐富的物理內涵和機制，成為材料科學和凝聚態物理的一個重要分支。而且多鐵性材料中的磁和電之間存在相互作用，可以通過外加磁場控制電極化或通過外加電場控制磁化。為器件的設計提供一個新的自由度，受到廣泛的關注和研究。站在研究第一線，周劍平關注不同結構的多鐵性新型材料的開發和設計。

當然，開發和設計之路并不是一帆風順：多鐵性材料的磁電耦合效應使得人們在基于電荷序和自旋序設計器件之外有了一個新的自由度來設計新型磁電器件，從而能夠促進微電子器件的多功能化、集成化、微型化，并為微電子技術和信息技術帶來革命性的進步。因此這一研究領域在國際國內受到廣泛關注。但是目前多鐵材料的研究仍然處在探索階段，其主要原因為大部分多鐵材料在常溫下磁電效應非常微弱。

“無限風光在險峰”，深諳科學研究價值所在的周劍平選擇了迎難而上。在項目研究中，他著重于研究單相和復合磁電材料在納米尺度上的行為。主持的項目研究納米尺度下磁電的耦合特征，為磁電材料的應用提供依據。

“對于BiFeO3來說，對其納米材料的尺寸和形貌控制有助于揭示其磁性、鐵電性以及磁電耦合特征的微觀機理，我們利用水熱法控制BiFeO3的尺寸和形貌，研究尺寸和形貌對其磁性能、電性能及其耦合的影響，有助于揭示其磁電耦合機理。對于復合材料來說，研究不同相的界面問題是揭示其耦合行為的基礎，實現異相的共格生長是復合材料的追求目標，也是材料制備的一個難點，對揭示材料納米尺度上的耦合行為是非常重要的，在材料學和凝聚態物理學方面均具有非常重要的意義。”對于自己的主要研究對象及未來的研究方向，周劍平有著清醒的認識和清晰的規劃，難怪有其他媒體稱，這都是出于他“鐵的追求與信仰”。

回顧過去，幾個世紀以前，人類還在為沒有方便快捷的照明工具而苦苦追尋，為找不到持續可靠的動力之源而絞盡腦汁。現如今，“不怕做不到，只怕想不到”已經成為許多現代人的座右銘，從周劍平所從事多鐵性材料研究工作的進展里，或許，我們更有信心來共同期待人類美好的未來生活。