新材料研究領(lǐng)域的先行者：“楚天學(xué)者”特聘教授譚國(guó)龍

牛新志

譚國(guó)龍，武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，2007年受聘為該校“楚天學(xué)者計(jì)劃”特聘教授。畢業(yè)于浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程系，先后獲碩士、博士學(xué)位。1998年至2006年，先后在德國(guó)馬普協(xié)會(huì)金屬研究所、美國(guó)漢普頓大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、德國(guó)馬普協(xié)會(huì)微結(jié)構(gòu)研究所從事科學(xué)研究。

譚國(guó)龍教授目前的研究主要集中在清潔表面半導(dǎo)體納米顆粒的物理制備及表面包覆技術(shù)，多鐵性材料的制備及物理性能；材料的界面物理與化學(xué)等。

近年來，譚教授帶領(lǐng)他的研究團(tuán)隊(duì)，攻堅(jiān)克難，銳意創(chuàng)新，在新材料的研究攻關(guān)上，突破了一個(gè)個(gè)難題，取得了驕人的業(yè)績(jī)，為科技創(chuàng)新、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家做出了突出的貢獻(xiàn)。

具體而言，譚國(guó)龍教授的多鐵性材料研究成果主要包括以下內(nèi)容：

多鐵性材料（multiferroics）是一種由于電、磁有序而導(dǎo)致鐵電性和磁共存，并且具有磁電耦合效應(yīng)的多功能材料。該材料彌補(bǔ)了純的（反）鐵電性或（反）鐵磁性材料的不足而同時(shí)呈現(xiàn)電和磁的有序性。這種磁和電的相互控制在信息存儲(chǔ)、自旋電子器件方面、磁傳感器以及電容-電感一體化器件方面都有極其重要的應(yīng)用前景。近年來隨著人們需求的日益增長(zhǎng)，信息化社會(huì)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)著電子元器件向小型化、高儲(chǔ)能、高精度、高穩(wěn)定性和多功能等方向發(fā)展。一般單一的性能很難滿足上述各種要求?？紤]到磁性和鐵電性在現(xiàn)代科技中的廣泛的應(yīng)用，人們自然而然想到能否將磁性和鐵電性結(jié)合在一起，獲得同時(shí)具有磁性和鐵電性的材料。因而將各種材料的特殊功能進(jìn)行集合，在一種元件中實(shí)現(xiàn)多種功能已經(jīng)成為市場(chǎng)的迫切需求，引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的既具有鐵電性又具有鐵磁性的單相多鐵性材料非常稀少，并且已發(fā)現(xiàn)的這些材料都表現(xiàn)出弱的鐵磁性。尤其是室溫多鐵性材料，被認(rèn)為是未來開發(fā)由鐵電序列和鐵磁序列產(chǎn)生耦合作用的多功能器件的關(guān)鍵，BiFeO3和最近正在研究的LuFe2O4正是目前被認(rèn)為最有前途的實(shí)際應(yīng)用器件的兩種多鐵性材料。但由于其偽自旋結(jié)構(gòu)的殘余力矩，BiFeO3在室溫下表現(xiàn)為弱磁性，這嚴(yán)重限制了它在實(shí)際中的應(yīng)用。因此，制備同時(shí)具大的鐵電性和強(qiáng)的鐵磁性的多鐵性材料，將對(duì)現(xiàn)代多功能材料具有里程碑的意義。

譚國(guó)龍教授根據(jù)多鐵性研究的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)了多種新型多鐵性化合物（如PbFe12O19和BaFe12O19陶瓷），這些化合物在室溫下同時(shí)具有大的鐵電性和較強(qiáng)的鐵磁性，是可以實(shí)用化的多鐵性材料。

在譚國(guó)龍教教授發(fā)現(xiàn)PbFe12O19多鐵特性之前，BiFeO3可以說是最好的室溫單相多鐵性材料，它在室溫下同時(shí)存在鐵電和弱鐵磁序列。而PbFe12O19陶瓷在室溫下強(qiáng)的鐵磁性和大的鐵電性同時(shí)共存，具有明顯的優(yōu)越性。