高壓金剛石壓砧廣泛應用于研究物質在極端條件下的新奇狀態。然而，現有的原位磁性測量技術在兆巴（megabar）壓力下缺乏普適性，難以解析材料在極端條件下的微觀物理行為，如氫化物的高溫超導性及磁系統中局部磁矩的形成或消失。近日，來自中國科學技術大學的杜江峰等人突破了量子傳感器的壓力極限，通過調控氮空位軸上的單軸應力開發了高靈敏度（~1 μT/√Hz）和亞微米級分辨率的原位磁性檢測技術。
文章要點：
(1) 研究團隊在兆巴壓力范圍內觀察了Fe?O?（磁鐵礦）的宏觀磁性相變，揭示了磁鐵礦從鐵磁態（α-Fe?O?）轉變為弱鐵磁態（β-Fe?O?），最終過渡到順磁態（γ-Fe?O?）。
(2) 通過直接成像磁場及磁域的演化，該研究為高壓材料中的磁微結構直接觀測提供了新思路。
(3) 研究結果有助于理解高壓下多種因素（如自旋交叉、磁相互作用改變及結構相變）對磁化演變的影響，為探索磁性材料在極端條件下的性質提供了理論基礎。
參考資料：
Wang, M., Wang, Y., Liu, Z., et al. Imaging magnetic transition of magnetite to megabar pressures using quantum sensors in diamond anvil cell. Nat Commun 15, 8843 (2024).
10.1038/s41467-024-52774-y
https://doi.org/10.1038/s41467-024-52774-y
