高压金刚石压砧广泛应用于研究物质在极端条件下的新奇状态。然而，现有的原位磁性测量技术在兆巴（megabar）压力下缺乏普适性，难以解析材料在极端条件下的微观物理行为，如氢化物的高温超导性及磁系统中局部磁矩的形成或消失。近日，来自中国科学技术大学的杜江峰等人突破了量子传感器的压力极限，通过调控氮空位轴上的单轴应力开发了高灵敏度（~1 μT/√Hz）和亚微米级分辨率的原位磁性检测技术。

文章要点：
(1) 研究团队在兆巴压力范围内观察了Fe₃O₄（磁铁矿）的宏观磁性相变，揭示了磁铁矿从铁磁态（α-Fe₃O₄）转变为弱铁磁态（β-Fe₃O₄），最终过渡到顺磁态（γ-Fe₃O₄）。
(2) 通过直接成像磁场及磁域的演化，该研究为高压材料中的磁微结构直接观测提供了新思路。
(3) 研究结果有助于理解高压下多种因素（如自旋交叉、磁相互作用改变及结构相变）对磁化演变的影响，为探索磁性材料在极端条件下的性质提供了理论基础。

参考资料：
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