稀土对花卉植物开花期的影响上海宝山区海滨二中 张蕾菁 吴军等随着人民生活水平的提高，人们对鲜花的需求也增加了。鲜花色彩艳丽，清香宜人，但都有花期不长久的缺陷。人们为延长鲜花的保鲜期，曾使用过不少试剂，如阿斯匹林等。我们则尝试用稀土来延长植物的开花期。稀土是一类稀有元素。农用稀土主要是镧和铈元素的化合物。它对植物生长有一定促进作用。为了解它对花期和花的大小有否影响，我们做了以下实验。一、实验材料农乐粉状物(一种稀土肥料)，金盏菊，烧杯。二、实验过程和记录将农乐配制成5种不同浓度的溶液，将金盏菊朵插入，另外设一对照组。列表如下：花直径为3—4cm 农乐溶液 情况记录 对照 50mg/100ml 花盛开，1周后凋谢 花6天后谢 100mg/100ml 花刚开，2周后谢，花盛开时比对照组略大 花6天后谢 150mg／100ml 花盛开，1周多后凋谢，叶色好 花6天后谢，枝上叶比前较差 200mg／100ml 花盛开，1周多后凋谢，叶色好 花6天后谢，枝上叶比前较差 300mg／l00ml 花盛开，1周多后凋谢，叶色好 花6天后谢，枝上叶比前较差 三、分析和讨论从上述实验记录可以认为：稀土对鲜花的开放时间有一定的延长作用。从50mg/100ml稀土溶液到3OOmg／100ml稀土溶液都有一定的延长开花期的作用，而且使花朵的直径也略有扩大。金盏菊施加稀土后一般能延长开花2--4天。我们认为，这与稀土能促进植物生命活动，促进叶绿素形成，增加有机物合成(加稀土溶液的植物叶色较深)有关。稀土也许有促进植物生殖器官吸收有机养料的作用。我们还发现，稀土浓度越高(在300mg／l00ml以下)，延长花朵开放的时间也越长。至于浓度到达多高才会有负作用，我们还得在以后作进一步研究。稀土是一种含微量元素的化合物，对植物生长有一定的促进作用。张、吴二位同学用农用稀土——农乐做延长花卉植物花期的试验，是很有实用价值的。从文章来看，这两位同学确实做了不少工作，也取得了可喜的成果，可嘉可勉。当然，和大多数初次独立进行科学实验的同学一样，他们在实验方法和实验报告的表述方面还显得不够成熟。不过这没关系，以后多开展一些这样的活动，多看一些课外书籍，他们一定会做得更好。与许多同龄人相比，他们已经领先一步了。首先，从报告的内容来看，作者只进行了一种花卉——金盏菊的花期实验，所以，报告的题目似改为“稀土对金盏菊花期的影响”更贴切一些。要知道，植物是一个外延很大的概念，在科学研究报告中是不能随意乱用的。把稀土对某一种植物有作用看作是对所有植物都有相同的作用，那是不行的。这叫以偏概全，往往会酿成大错。第二，极稀溶液的浓度应用ppm(百万分之一)表示，如文中的“50mg／lOOml"可表示为500ppm。第三，在报告中应该明确记录用金盏菊做试验的数量和次数(至少10株金盏菊，反复多次)。第四，花的开放有始花期、盛花期和凋谢期，它们的具体日期要记录明确、完整。注意，实验记录中的数据必须是明确的，如“6天”“23小时”等，不能出现“1周多”“10多天”之类比较含糊的数据，要不然“稀土越浓，花期越长”有何根据?(选自《中学科技》1994年第4期)
1、磁铁上磁力最强的部分叫磁极，磁铁有两个磁极。2、两个磁极接近，有时相互排斥，有时相互吸引。磁极间的作用是相互的。过程与方法1、在观察中发现问题、提出问题，对问题作出假设性解释。2、通过实验获取证据，用证据来检验推测。情感态度价值观1、体会认真实验、细致观察的重要性。2、体验重复实验的必要性和重要性。【教学重点】鼓励学生设计不同的实验方案，研究磁性强弱的问题，从某方面对不同的实验方法做出比较和评价，体会同一问题可以用不同的方法解决。指导学生在探究活动中要注意收集数据，利用数据验证磁铁的两个磁极磁力最强。【教学难点】通过活动，认识到磁极间有吸引和排斥两种不同的作用：这种吸引、排斥的作用是相互的；磁铁的两个磁极不完全相同，磁极不同，作用不同。【教学准备】为小组准备:小钢珠、大条形磁铁、回形针，没有标识的磁铁。教师准备:蹄形、环形等不同形状的磁铁，若干纸条(在黑板上直观记录条形磁铁相互作用的实验现象时使用)。【教学过程】一、情景导入：1、（实物出示）看，这是什么？（小钢珠和条形磁铁）如果把小钢珠放在条形磁铁的中间，一松手，会出现什么现象？学生猜测。2、我们来试试吧！教师演示（多做几次）看到了什么？（小钢珠在磁铁上总向两边滚）3、这可能是什么原因造成的呢？学生猜想，做出假定性解释。二、磁铁什么地方的磁力大：1、是不是真的像大家说的那样，同一块磁铁各部分的磁性不一样强呢？那我们猜条形磁铁哪些部位磁性最强？2、这只是大家初步的想法，怎样用科学的实验数据或现象来证明我们的观点呢？要比较磁铁的各部分磁性谁更强，可以怎么比？ 3、学生讨论并设计实验方案。4、交流汇报实验方案。（1）、如果要测磁铁各部分能吸起回形针数，该怎么做？磁铁是放在桌上好呢还是挂起来？可以在条形磁铁的哪些部位放回形针？为节约时间我们可以选择几个有代表性的点，板书条形磁铁，并选择五个点，回形针怎么放？我们可以一个接一个放（演示）现在放了几个？如果再放上去要掉下来了，算吸起几个？注意一定要轻轻的放上去，细心一些。要不要记下各部位吸起的回形针数，记在哪里？在记录纸上就有这种实验方法的记录处，我们来看一下，分别在磁铁的A、B、C、D、E处下面的括号中记录下来？ （2）、这是比磁铁各部分吸的回形针数，是一种比较好的比磁性强弱的办法，还有其它不同的办法吗？（3）、能不能比磁铁各部分吸同一个回形针所需要的距离呢？怎样量磁铁各部位吸起同一个回形针需要的距离？用什么材料做的尺来量比较好一些？旁边能不能放其它的磁铁？把回形针放在尺的起始点放回形针，沿着尺慢慢的接近回形针，当吸住回形针时，观察磁铁离起始点的距离，就是这个部位吸回形针的距离。（4）、如果用小钢珠实验，怎么来做？小钢珠先放哪里？旁边能不能放其它的磁铁？观察什么？怎么记录实验的结果呢？可以用箭头画出铁珠的运动轨迹。5、刚才小朋友们想出了许多好办法。但课堂上时间毕竟有限，为了大家更好的交流，我们先选择第一种方法进行，好吗？学生实验，教师巡视。6、各小组实验数据汇总。7、我们一起来观察分析一下，从我们的汇总数据里，我们可以发现些什么信息？8、小结。我们把两端磁性最强的地方，叫做磁极。（板书磁极）想想一块磁铁磁极有几个？三、磁铁两极的研究：1、我们已经知道磁铁能吸铁，如果用一个磁铁的磁极去吸另一个磁铁的磁极，吸引力会更大吧？想验证一下吗？2、用两只手握住两块没有标识的磁铁，将它们的磁极相互接近，出现了什么情况？我们的手有什么感觉？学生操作，交流感受。3、为什么有的吸在一起，有的会推开呢？这样的情况会出现几种呢？再做一做看看。4、我们能准确地说出，两块磁铁相互接近时是哪两个磁极相互吸引，哪两个磁极相互排斥吗？（不能）那怎么办呢？5、学生讨论、交流，教师适时引导。（为了准确而又简单的的表达，我们可以借助一些符号来做标记，比如说字母。）6、我们先给两块磁铁的两端分别标上A、B、C、D后，再将它们相互接近吧。当然别忘记把实验结果记录下来。我们也可以借助符号，如用“→←”来表示相互吸引，用“←→”来表示相互排斥。7、学生实验，并记录。8、汇报交流。9、小结、延伸。（1）各组的实验结果都相同吗？（2）、为什么会出现不同的结果呢？（标注字母时是随意的，没有统一标准。）（3）、怎样才能标注统一呢？我们下一课再继续研究吧！四、作业：出示蹄形磁铁、环形磁铁等，它们的磁极在哪里呢？（用小钢珠测试，因为磁极磁性最强，钢珠会自动滚向磁铁的两个磁极。）
科技革命或许还在远方，但寻找突破的脚步每天都可以踏响如同孩子向往外面更大的世界，人类也从未磨灭“离开地球摇篮，扩大生存空间，向着宇宙更深更远处出发”的梦想。而航天事业，正是这一梦想与智慧的完美结合。
科技革命或许还在远方，但寻找突破的脚步每天都可以踏响如同孩子向往外面更大的世界，人类也从未磨灭“离开地球摇篮，扩大生存空间，向着宇宙更深更远处出发”的梦想。而航天事业，正是这一梦想与智慧的完美结合。
来自加利福尼亚大学和复旦大学的一组研究人员已经开发出一种利用单分子磁铁作为扫描磁力仪的方法。在他们发表在《科学》论文中，该小组概述了包括展示他们传感器扫描嵌入在另一种材料中的分子自旋和磁性能。随着科学家们继续在越来越小的存储设备上压缩越来越多数据，正在 探索 利用单个分子甚至原子磁性状态的可能性——很可能是最小的记忆元素类型。在这项新研究中已经证明，使用附着在传感器上的单个分子来读取另一种材料中单个分子的特性是可能的。为了制造传感器和存储介质，研究人员首先将镍(环戊二烯)2的磁性分子吸附到镀银的平板上。然后从银表面提取一个镍新烯分子，并将其应用于扫描隧道显微镜传感器的顶端。接下来将一个被吸附物覆盖的表面加热到600毫克利艾文，然后将带有单个分子的传感器靠近表面移动，并读取两个分子相互作用时探针接收到的信号。研究人员能够读懂自旋和磁性相互作用，因为发生了与两个分子。使用探测器，还能够在几个空间方向上创建相互作用的形状图像。当探针直接放置在被研究分子的中心时，收到的信号最强。研究人员演示了一种显微镜技术，该技术使用一个磁性分子，Ni(环戊二烯基)2，吸附在扫描探针顶端，以连续可调的方式在所有三个空间方向上检测与吸附在Ag(110)表面上的另一个分子之间的交换相互作用。进一步利用探针成像交换相互作用强度的轮廓，揭示了 埃级 区域，在那里两个磁性分子的量子态强烈混合。研究结果为基于磁性单分子传感器的新型纳米成像能力铺平了道路。
英国剑桥大学科学家的研究有了新进展，他们可以在不使用稀土金属的情况下，制造用于风力涡轮机和电动汽车的磁性材料——这可能对中国稀土行业构成潜在冲击。据该报道，剑桥大学的一个团队和来自奥地利的合作者发现了一种制造新型磁性材料铁-镍（tetrataenite）的新方法，根据该大学的一篇研究论文，这可能成为稀土永磁的替代品。根据中国科学院此前公布的资料显示，Tetrataenite由50％的铁和50％的镍组成，铁和镍原子交替排列，为规则的周期性晶体结构。它产生一种硬磁，即磁化方向不会轻易改变，其磁性能接近稀土磁体。在此之前，tetrataenite只能通过在实验室中，依靠一些非商业化方法制造。但剑桥大学的研究人员最新发现，通过添加常见元素磷，有可能批量生产tetrataenite。目前，研究人员希望与主要磁铁制造商合作，以确定tetrataenite是否适用于高性能磁铁。如果剑桥大学发现的这种生产工艺在商业上被证明可行，它可能会替代稀土永磁在电动汽车、风力涡轮机等领域的应用，中国在全球稀土市场的主导地位可能会受冲击。目前中国占全球稀土供应的80%以上。
稀土对花卉植物开花期的影响上海宝山区海滨二中 张蕾菁 吴军等随着人民生活水平的提高，人们对鲜花的需求也增加了。鲜花色彩艳丽，清香宜人，但都有花期不长久的缺陷。人们为延长鲜花的保鲜期，曾使用过不少试剂，如阿斯匹林等。我们则尝试用稀土来延长植物的开花期。稀土是一类稀有元素。农用稀土主要是镧和铈元素的化合物。它对植物生长有一定促进作用。为了解它对花期和花的大小有否影响，我们做了以下实验。一、实验材料农乐粉状物(一种稀土肥料)，金盏菊，烧杯。二、实验过程和记录将农乐配制成5种不同浓度的溶液，将金盏菊朵插入，另外设一对照组。列表如下：花直径为3—4cm 农乐溶液 情况记录 对照 50mg/100ml 花盛开，1周后凋谢 花6天后谢 100mg/100ml 花刚开，2周后谢，花盛开时比对照组略大 花6天后谢 150mg／100ml 花盛开，1周多后凋谢，叶色好 花6天后谢，枝上叶比前较差 200mg／100ml 花盛开，1周多后凋谢，叶色好 花6天后谢，枝上叶比前较差 300mg／l00ml 花盛开，1周多后凋谢，叶色好 花6天后谢，枝上叶比前较差 三、分析和讨论从上述实验记录可以认为：稀土对鲜花的开放时间有一定的延长作用。从50mg/100ml稀土溶液到3OOmg／100ml稀土溶液都有一定的延长开花期的作用，而且使花朵的直径也略有扩大。金盏菊施加稀土后一般能延长开花2--4天。我们认为，这与稀土能促进植物生命活动，促进叶绿素形成，增加有机物合成(加稀土溶液的植物叶色较深)有关。稀土也许有促进植物生殖器官吸收有机养料的作用。我们还发现，稀土浓度越高(在300mg／l00ml以下)，延长花朵开放的时间也越长。至于浓度到达多高才会有负作用，我们还得在以后作进一步研究。稀土是一种含微量元素的化合物，对植物生长有一定的促进作用。张、吴二位同学用农用稀土——农乐做延长花卉植物花期的试验，是很有实用价值的。从文章来看，这两位同学确实做了不少工作，也取得了可喜的成果，可嘉可勉。当然，和大多数初次独立进行科学实验的同学一样，他们在实验方法和实验报告的表述方面还显得不够成熟。不过这没关系，以后多开展一些这样的活动，多看一些课外书籍，他们一定会做得更好。与许多同龄人相比，他们已经领先一步了。首先，从报告的内容来看，作者只进行了一种花卉——金盏菊的花期实验，所以，报告的题目似改为“稀土对金盏菊花期的影响”更贴切一些。要知道，植物是一个外延很大的概念，在科学研究报告中是不能随意乱用的。把稀土对某一种植物有作用看作是对所有植物都有相同的作用，那是不行的。这叫以偏概全，往往会酿成大错。第二，极稀溶液的浓度应用ppm(百万分之一)表示，如文中的“50mg／lOOml"可表示为500ppm。第三，在报告中应该明确记录用金盏菊做试验的数量和次数(至少10株金盏菊，反复多次)。第四，花的开放有始花期、盛花期和凋谢期，它们的具体日期要记录明确、完整。注意，实验记录中的数据必须是明确的，如“6天”“23小时”等，不能出现“1周多”“10多天”之类比较含糊的数据，要不然“稀土越浓，花期越长”有何根据?(选自《中学科技》1994年第4期)
磁铁为什么能吸住铁器由磁铁的特性决定的如果按原子电流解释就是电流产生的磁场磁化别的物体磁化物体产生电场电场互相作用产生力的作用物质大都是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由原子核和电子组成的。在原子内部，电子不停地自转，并绕原子核旋转。电子的这两种运动都会产生磁性。但是在大多数物质中，电子运动的方向各不相同、杂乱无章，磁效应相互抵消。因此，大多数物质在正常情况下，并不呈现磁性。铁、钴、镍或铁氧体等铁磁类物质有所不同，它内部的电子自旋可以在小范围内自发地排列起来，形成一个自发磁化区，这种自发磁化区就叫磁畴。铁磁类物质磁化后，内部的磁畴整整齐齐、方向一致地排列起来，使磁性加强，就构成磁铁了。磁铁的吸铁过程就是对铁块的磁化过程，磁化了的铁块和磁铁不同极性间产生吸引力，铁块就牢牢地与磁铁“粘”在一起了。我们就说磁铁有磁性了。
先介绍一下居里点the Curie temperature 居里点或居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点温度时,该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。19世纪末，著名物理家居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫“居里点”。在地球上，岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化作用，获得微弱磁性，并且被磁化的岩石的磁场与地磁场是一致的。这就是说，无论地磁场怎样改换方向，只要它的温度不高于“居里点”，岩石的磁性是不会改变的。根据这个道理，只要测出岩石的磁性，自然能推测出当时的地磁方向。这就是在地学研究中人们常说的化石磁性。在此基础之上，科学家利用化石磁性的原理，研究地球演化历史的地磁场变化规律，这就是古地磁说。 为了寻找大陆漂移说的新证据，科学家把古地磁学引入海洋地质领域，并取得令人鼓舞的成绩。 第二次世界大战之后，科学家使用高灵敏度的磁力探测仪，在大西洋洋中脊上的海面进行古地磁调查。之后，人们又使用磁力仪等仪器，以密集测线方式对太平洋进行古地磁测量。两次调查的资料使人们惊奇地发现，在大洋底部存在着等磁力线条带，而且呈南北向平行于大洋洋中脊中轴线的两侧，磁性正负相间。每条磁力线条带长约数百千米，宽度在数十千米至上百千米之间不等。海底磁性条带的发现，成为本世纪地学研究的一大奇迹。1963年，英国剑桥大学的一位年轻学者.瓦因和他的老师.马修斯提出，如果“海底扩张”曾经发生过，那么，大洋中脊上涌的熔岩，当它凝固后应当保留当时地球磁场的磁化方向。就是说在洋脊两侧的海底应该有磁化情况相同的磁性条带存在。当地球磁场发生反转时，磁性条带的极性也应该发生反转，磁性条带的宽度可以作为两次反转时间的度量标准。这个大胆的假说，很快被证实了，人们在太平洋、大西洋、印度洋都找到了同样对称的磁性条带。不仅如此，科学家还计算出在7600万年中，地球曾发生过171次反转现象。 研究还发现，地球磁场两次反转之间的时间最长周期约为300万年，最短的周期约为5万年，两次反转的平均周期约为42～48万年。目前，地球的磁场方向己保留70万年了，所以，人们预感到一个新的磁场变化可能正在向我们靠近。 对于海底磁性条带的研究仍在继续之中，许多问题仍找不到令人满意的答案。例如，对于地球磁场为什么要来回反转这个最基本的问题，就无法解释清楚。尽管科学家们提出过种种假说，但其真正的原因还是不清楚的。也就是说，地球发生磁场转向的内在规律之谜，有待于科学家们去继续探索。再介绍铁磁材料 （1）铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率＞0，而且数值大到10－106数量级，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系。这种类型的磁性称为铁磁性。 （2）铁磁性物质只有在居里温度以下才具有铁磁性；在居里温度以上，由于受到晶体热运动的干扰，原子磁矩的定向排列被破坏，使得铁磁性消失，这时物质转变为顺磁性。 （3）特点 A、磁性很强，通常所说的磁性材料主要是指这类物质。 B、磁滞现象。 C、自发磁化： 铁磁性物质内的原子磁矩，通过相邻晶格结点原子的电子壳层的作用，克服热运动的无序效应，原子磁矩是按区域自发平行排列、有序取向，按不同的小区域分布，这种现象称为自发磁化。 未配对的3d电子壳层： Fe、Ni、Co、Mn D、磁畴 自发磁化的小区域，称为磁畴。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。 然后说明一下测量实验铁磁材料的居里点实验目的：初步了解铁磁物质有铁磁性转变为顺磁性的微观原理，学习用JLD——Ⅱ型居里点测试仪测量居里温度的原理和方法。实验仪器：JLD——Ⅱ型居里点测试仪一套（主机一台、加温炉一台、样品5只）、ST16B型示波器实验原理：对于铁磁物质来讲，由于有磁畴的存在，因此在外加的交变磁场作用下将产生磁滞现象。磁滞回线就是磁滞现象的主要表现。如果将铁磁物质加热到一定的温度，由于金属点阵中的热运动的加剧，磁畴遭到破坏时，铁磁物质将转变为顺磁物质，磁滞现象消失，铁磁物质这一转变温度称为居里点。本居里点测试仪就是通过观察示波器上显示的磁滞回线的存在与否来观察测量铁磁物质的这一转变温度的。本仪器通过给绕在样品上的线圈通交变电流，从而产生交变磁场。在给加热炉加热过程中，在示波器上找出居里点。 实验步骤：1、将加热炉的连线接于电源箱前面的两接线柱上。将铁磁材料样品与电源箱用专用线连接，并把样品放在加热炉中。将温度传感器、降温风扇的接插件与接在电源前面板上的传感器接插件对应相接。2、将B输出与示波器上的Y输入，H输出与X输入用专用线相连接，“升温——降温”开关打向升温，开启电源箱上的电源开关，并适当调节示波器上Y、X调节，示波器上就显示出了磁滞回线。3、炉上的两风门（旋钮方向和加热炉的轴线方向垂直），将“测量——设置”开关打向“设置”，设定好炉温后，打向“测量”，加热炉工作，炉温逐渐升向设置的温度。4、温达到该样品的居里点时，磁滞回线消失，同时数显温度表显示测量的温度值——居里点。打开加热炉上的两风门（风门上的旋钮方向和加热炉的轴线方向平行），把“升温——降温”开关打向降温，让加热炉降温后，换一样品重复上述过程，直到样品测完为止。
我谈环保袋——科技小论文现在，环境保护已经成了社会上的人人注重的话题。我们是资源有限的国家，人人都应该保护环境和资源。比如塑料制品，现在我国的塑料制品严重地污染了我们的环境，带来了“白色污染”。塑料购物袋就是“白色污染”的一种，它不仅是日常生活中的易耗品，而且中国每年都要消耗大量的塑料购物袋。塑料购物袋在为消费者提供便利的同时，由于过量使用及回收处理不到位等原因，也造成了严重的能源资源浪费和环境污染。特别是超薄塑料购物袋容易破损，大多被随意丢弃，成为“白色污染”的主要来源。所以，我国对此也已经进行了一系列的环保措施，如“限塑令”——使用环保袋就是控制“白色污染——塑料袋”的一个办法。使用环保袋有很多好处，比如：使用寿命比塑料袋长；.可以循环利用；价格低廉，易于推广等等。现在人们去超市、商场购物大多都使用环保袋，从而减少塑料袋的使用，更好的保护环境。但是现在很多的环保袋都是用纸制品做成的。比如牛皮纸袋、塑料纸袋都是用纸做的。我认为这样也不是很环保，因为纸也是用树木制成的，而现在人类砍伐树木用来做环保袋，所以这样的环保袋也是破坏绿化，不够环保。我认为使用环保袋，应该选用更加环保的材料，比如无纺布袋，帆布袋，棉布袋等等。这些材料都是非常环保的。无纺布袋（也叫不织布袋），是很合适的环保袋，因为这种袋子不仅造型美观，很耐用，而且透气性好，可以重复使用。从限塑令发布开始，塑料袋将开始逐渐退出物品的包装市场，也有一部分市场取而代之的是能够反复使用的无纺布购物袋。无纺布袋较之塑料袋而言更容易印刷图案，颜色表达更鲜明。加上能够反复使用的这一特点，陆续被许多市场、超市、商店选用。虽然无纺布袋很环保，也被各个商家选用。但是这种袋子也存在着一种问题——价格比塑料贵，这对业主来讲，却增加了经营成本。比如，业户售出一公斤青菜，利润可能只有1角钱，用普通的塑料袋几乎不用计算成本，但如果使用环保的无纺布塑料袋，差不多就不挣钱了。因此，降低使用成本是关键。所以现在的环保袋上，很多商家都在“环保袋”上印刷广告，以广告费来抵消使用成本。最重要的还是人类应该节约能源，保护环境，减少塑料的污染，促进资源综合利用，保护生态环境。参考资料： 只有这个原创的环保散文。参考！
“成功啦！”“成功啦！”“哈哈……”从我家里传出一阵阵笑声和欢呼声，这是我和伙伴们在做一个有趣的实验。在学校里，老师常在科技兴趣课上做许多有趣的实验，引起了我浓厚的兴趣。于是，在星期天，我邀来几个要好的朋友，神秘地说：“咱们做一个实验好吗？”听说我要做实验，邻居的小弟弟也被吸引过来。伙伴们七嘴八舌地问：“什么实验？”“是什么？”我像变戏法似地拿出一支蜡烛、一块磁铁和一根铁条。伙伴们不知我葫芦里卖的是什 么药，被我搞得丈二和尚摸不着头脑。我胸有成竹地把蜡烛点燃，立在桌面上，用一根铁条吸住磁铁，拿到火上去烧。开始，磁铁紧紧地贴在铁条上。蜡烛的火焰贪婪地舔着磁铁。不一会儿，磁铁像生病似的，有气无力地粘在铁条上，快要掉下来了。终于，“砰”的一声，磁铁落地了。“实验成功喽！成功喽！”大家手舞足蹈，那高兴劲儿就别提了。为什么磁铁遇热会失去磁性呢？大家心里不禁打起了一个问号，连忙去翻书找答案。我突然想起《少年科学画报》里有介绍科学知识的内容，就去翻《少年科学画报》。“找到了！”我惊喜地叫了起来，像哥伦布发现新大陆一般高兴。原来，磁和电子是分不开的，运动的电子周围就有磁，这叫电磁效应，电磁铁烧红了，它内部的分子热得乱窜，破坏了电子运动方向的一致性，磁效应作用互相抵消，所以整块“磁铁”不再显示磁性。我想：在家用电器中，收音机喇叭上有磁铁，就不能让高温物体接近。可想而知，电视机上也有喇叭，上面也有磁铁，原理不正是一样吗？如果高温物体靠近带有磁性的冰箱，冰箱不就被损坏了吗？怪不得说明书上强调不能接近高温物体。我把自己想法告诉大家，他们恍然大悟。邻居小弟弟似懂非懂，皱着眉头，一本正经地说：“好像懂了，又好像没懂。”一句话把我们逗得哈哈大笑。
本人从智网上找的 有PDF格式 这是从上面转下来的 统磁体以单原子或离子为构件,三维磁有序化主要来自通过化学键传递的磁相互作用,其制备采用冶金学或其一、引 言他物理方法;而分子磁体以分子或离子为构件,在临界 作为一种新型的软材料,分子基材料(molecule2based温度以下的三维磁有序化主要来源于分子间的相互作materials)在近年来材料科学的研究中已成为化学家、物用,其制备采用常规的有机或无机化学合成方法.由于理学家以及生物学家非常重视的新兴科学领域[1].分子在分子磁体中没有伸展的离子键、共价键和金属键,因基材料的定义是,通过分子或带电分子组合出主要具有而很容易溶于常规的有机溶剂,从而很容易得到配合物分子框架结构的有用物质.顾名思义,分子基磁性材料的单晶,有利于进行磁性与晶体结构的相关性研究,有(molecule2based magnetic materials) ,通称分子磁性材料,利于对磁性机制的理论研究.作为磁性材料,分子铁磁是具有磁学物理特征的分子基材料.当然,分子磁性材体具有体积小、相对密度轻、结构多样化、易于复合加工料是涉及化学、物理、材料和生命科学等诸多学科的新成型等优点,有可能作为制作航天器、微波吸收隐身、电兴交叉研究领域.主要研究具有磁性、磁性与光学或电磁屏蔽和信息存储的材料.导等物理性能相结合分子体系的设计、合成.我们认为, 分子磁性研究始于理论探索.早在 1963 年McCo2分子磁性材料是在结构上以超分子化学为主要特点的、nnel[2]就提出有机化合物可能存在铁磁性,并提出了分在微观上以分子磁交换为主要性质的、具有宏观磁学特子间铁磁偶合的机制.1967 年,他又提出了涉及从激发征并可能应用的一类物质.态到基态电子转移的分子离子之间产生稳定铁磁偶合 分子铁磁体是具有铁磁性质的分子化合物,它在临的方法[3].同年,Wickman[4]在贝尔实验室合成了第一个界温度(Tc)下具有自发磁化等特点.分子磁体有别于传分子铁磁体.之后,科学家们相继报道了一些类铁磁性统的不易溶解的金属、金属合金或金属氧化物磁体.传质的磁性化合物,但直到1986年前,这些合成的磁性化·15 ·? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 专题综述Ziran Zazhi 合物没有表现出硬铁磁所具有的磁滞特征.1986 年,材料理论的精确预言和计算是相当困难的,而且,分子Miller等人[5]将二茂铁衍生物[Fe(Cp3)2](Cp3为五甲基磁性材料中包含的原子和分子基团更多,空间结构的基环戊二稀)与四氰基乙烯自由基(TCNE)经电荷转移合对称性更复杂,局部的磁交换的途径也体现出多样性,成了第一个分子铁磁体[Fe(Cp3)2]+[TCNE] ,其转换温使得目前的研究还处于实验经验的积累和定性的解释度 T上.尽管如此,科学家们对分子磁交换的机制进行了大c= K.与此同时,Kahn 等人[6]报道了具有铁磁性的MnCu(pbaOH)·(H量的研究,提出了许多近似理论模型,并基于这些模型2O)3分子化合物.从此,分子磁体的研究引起了人们的广泛关注,分子基磁性材料也应和大量的实验数据,在磁性与结构的关系研究中取得了运而生.一定的进展.对于一些对称性较高的体系,根据自旋相 开始,由于分子间的磁相互作用较弱,分子磁体的互作用的 Hamilton可由量子力学求出磁化率的解析形转换温度式T,然后根据实验数据计算出磁偶合系数 J 值,探索随c通常远远低于室温,难于达到应用的要求.结构的变化关系.对于对称性较差及组成较为复杂的体但是,第一个室温分子磁体V(TCNE)2·xCH2Cl2在1991系,自旋 Hamilton 的解析解很难求出.此时可用 Monte年由Manriquez[7]报道出后,虽然是一个不稳定的电荷转Carlo方法对物理过程进行模拟,求出磁偶合系数 J[10].移钒配合物,但近年来,分子磁性的研究已取得了令人 根据产生磁性的具体类型,磁交换机制主要通过以鼓舞的进展,Verdauger[8,9]报道了 Tc高达340 K的稳定下途径来实现:类普鲁士蓝的分子铁磁体. (1) 磁轨道正交 根据 Kahn等人的分子轨道理论,顺磁离子A与B之间的磁相互作用(J)由两部分贡献组二、分子磁性中的物理基础成,即铁磁贡献和反铁磁贡献,J = JF+ JAF.当A中未成对电子所占据的磁轨道与B中未成对电子所占据的磁 分子磁体的磁性来源于分子中具有未成对电子离轨道互相重叠时,它们之间的相互作用为反铁磁偶合,子之间的偶合,这些偶合相互作用既来自分子内,也可重叠积分越大,反铁磁偶合越强;当A与B中未成对电来自于分子间.分子内的自旋- 自旋相互作用往往通过子所占据的磁轨道正交时,它们之间的相互作用为铁磁“化学桥”来实现磁超相互作用.所以,分子磁性材料兼偶合.如图(1)中(a)、(b)所示.如果铁磁偶合与反铁磁偶具磁偶极- 偶极相互作用和超相互作用,故该类材料的合同时存在,通常反铁磁偶合强于铁磁偶合,因此只有磁性比常规的无机磁性材料表现出更丰富多彩的磁学当 JAF为零时,A与B间才为铁磁偶合.如在CsNiⅡ[CrⅢ性质.(CN)6]·2H2O[9]中,CrⅢ的磁轨道具有t2g对称性,而NiⅡ 根据铁磁体理论,要使材料产生铁磁性,首先体系的磁轨道具有e的原子或离子必须是顺磁性的g对称性,二者互为正交轨道,因而呈现,其次它们间的相互作用铁磁性偶合( T是铁磁性的.对于分子磁性材料,一个分子内往往包含c=90 K).当磁轨道正交时,铁磁偶合的一个或多个顺磁中心,即自旋载体,按照 Heisenberg 理大小依赖于轨道间的距离.论,两个自旋载体之间的磁交换作用可用以下等效Ham2 (2) 异金属反铁磁偶合 对于两个具有不同自旋的ilton算符来表示:顺磁金属离子,SA≠SB若A与B间存在磁相互作用,有^H两种情况:当A与B 间的磁相互作用为短程铁磁偶合ex= - 2J^S1^S2(1)其中时,总自旋 SJ 为交换积分,表示两个自旋载体间磁相互作用的T= SA+ SB;当A与B间的磁相互作用为反类型和大小. J 为正值时为铁磁性偶合,自旋平行的状态铁磁偶合时,总自旋 Sr=| SA- SB| (如图1中(c) (d)所为基态;J 为负值时为反铁磁性偶合,自旋反平行为基示).顺磁离子A和B间的磁相互作用大多为反铁磁偶态.如对分子磁性材料:A- X- B 体系(A,B 为顺磁中合.当为反铁磁偶合时,若 Sr= SB,则 Sr=0;若 SA与心,X为化学桥) ,X作为超交换的媒介使A和B发生磁SB不相等,则有净自旋,当在转换温度以下,净自旋有性偶合,设 SA= SB=1P2,则当反铁磁偶合时,分子基态序排列,使体系呈现亚铁磁性.因此,利用异金属之间反用单重态和三重态的能量差来表示:J = E铁磁偶合是构建高自旋分子的另一条有效途径.如CsMnS- ET. 磁相互作用研究的目的在于了解磁交换的机理,寻[Cr(CN)6] ,Mn2+的自旋为 SA=5P2,而Cr3+的自旋为 SB找磁性与结构之间的关系,并反过来指导分子磁性材料=3P2,二者之间产生反铁磁偶合,净自旋 ST= SA- SB的设计和合成.和通常的磁性材料一样,对分子基磁性=1P2,在低于转换温度( Tc=90 K)时,配合物表现为亚1·6 ·? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 自 然 杂 志 24卷1期专题综述铁磁性[11].以分为下面几类:1. 有机自由基分子磁体 化合物中不含任何带磁性的金属离子,大多由 C,H,O,N四种有机元素组成的磁体材料.其自旋载体为有机自由基,如氮氧自由基.McConnel 早在1963 年就提出有机化合物内存在铁磁偶合的机制[2].制备方法采用有机合成方法.由于它们具有有机材料特殊的物理、化学图性能,因而是更具应用前景的分子铁磁材料.但直到今1 相同自旋之间的偶合:(a) 铁磁偶合;(b) 反铁磁偶合; 不同自旋之间的偶合:(c) 铁磁偶合;(d) 亚铁磁偶合日,纯有机分子磁体的转换温度仍极低,和有机超导材料一样,在小于50 K的低温区.日本科学家在这方面的 (3) 电荷转移 对给体- 受体电荷转移类配合物,工作做得很好.目前,得到广泛研究并进行了结构标定如[FeCp32]+[TCNE]-,基态时,[FeCp32]+的自旋为1P2,的有机铁磁体主要有氮氧自由基及其衍生物[14]、C60[TCNE]-的自旋也为1P2.在这样一个系统中,由于电荷(TDAE)(TDAE为四(二甲胺基) - 1,2- 亚乙基)[15]等.转移,形成激发三重态.在[FeCp32]+与[TCNE]-交替排列形成的链中,阳离子与前后两个[TCNE]-等距离,它2. 金属- 有机自由基分子磁体的e2g电子可向前后两个[TCNE]转移,形成 S =1的激发 化合物中含有带磁性的过渡金属或稀土金属离子,态.基态激发态混合后,降低了体系能量,使自旋取向沿同时也含有机自由基的基团,故有两种以上的自旋载体着一条链形成.如果每个链的取向都是平行的,且链间存在,并发生相互作用,由这种金属或金属配合物与自和链内[FeCp32]+与[TCNE]-位置相当,那么e2g电子可由基两种自旋载体组装的化合物,也可以构建分子铁磁以在链间传递,从而进一步稳定了体系,导致了相邻链体.其中有些是有机金属与自由基形成的电荷 转移盐的自旋平行取向,产生宏观的铁磁性现象[12].体系. (4) 有机自由基与多自由基 自从1991 年日本京 美国的Miller和Epstein教授在这个体系中作出了卓都大学的 Takahashi 等[13]成功地合成了基于 C、H、O、N越的贡献,首先他们发现了[M(Cp32][TCNZ](Z=Q或四种元素组成的有机铁磁体,使人们认识到含有氮氧自E,TCNE为四氰基乙烯,TCNQ为四氰代对苯醌二甲烷,M由基的有机化合物也是制备分子铁磁体的一条有效途(C3p)2为环戊二烯金属衍生物)[12]. 如,[Fe(Cp3)2]径.氮氧自由基与金属配合物形成的磁偶合体系已成为[TCNZ]为一变磁体(它有一反铁磁基态,但在临界外场分子铁磁体研究领域的一个重要方面.为1500Oe时,转变为具有高磁矩的类铁磁态) ,它由[Fe(Cp3)2]+阳离子与[TCNQ]-阴离子交替排列形成平行三、分子基磁性材料的分子设计和目的一维链,每一个离子均有一未成对的电子自旋[16].磁 前热点研究体系有序要求在整体上的自旋偶合,因此,直径较小的[TC2NE]-将比[TCNQ]-有较大的电子密度,预期将有利于 分子磁体的设计与合成实质上是一个在化学反应自旋偶合.实际情况证明了这一点,[Fe(Cp3中分子自组装的过程.选择合适的高自旋载体(砖头) ,2)]+[TC2NE]-由阳离子与阴离子交替排列构成一维链,在 K这可以是金属离子或具有自旋不为零的有机自由基,通以下表现为磁有序过非磁性的有机配体等桥梁基团作为构筑元件(石灰),在 T=2 K时,其矫顽力为1 000Oe,,超过了传统磁存储材料的值[17]以一定的方式无限长地联接起来.为了提高磁有序温度,,如通过脱溶剂法处理、改变抗衡离子或改变配体等途径他们又开创了M[TCNE],形成分子内部间x·yS(M=V,Mn,Fe,Ni,Co;S为的强相互作用和单元间弱相互作用的超分子结构.通过溶剂分子) 另外一类电荷转换盐分子磁体的研究工调控无限分子P分子单元(或链、层)间磁相互作用的类型作[18].并发现第一个室温以上的分子磁体V[TCNE]x·和大小,组装成低维或三维铁磁体.但就目前来说,除选yCH2Cl2,其 Tc高达400 K.值得一提的是,在常温下它显择合适的高自旋载体和桥联配体外,控制分子在晶格中示出矫顽力超过无机磁体,薄膜材料也在积极的研究堆砌方式也十分重要.中,已接近应用.遗憾的是,这类化合物的结构至今仍是 按照自旋载体和产生的磁性不同,分子磁性材料可不清楚.近年来,Miller等对[MnⅢTPP]+[TCNE]-(H2TPP·17 ·? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 专题综述Ziran Zazhi 为中心四苯卟啉)类分子磁体也进行了广泛的研究.有物在低温下,能够被光激发而发生从铁磁体到顺磁体的关的综述论文可参考文献[12]和[19].可逆转跃迁,是非常有实际应用的特性. Mn( Ⅱ) - 氮氧自由基链状配合物Mn(hfac)2(NIT2 草酸根桥联的双核或异双核金属配位物分子磁体Me)[20](hfac是六氟乙酰丙酮,NITMe 为2- 甲基- 4,4,一直吸引着人们的注意.具有D3对称性的[MⅢ(ox)3]3-5,5- 四甲基咪唑啉- 1- 氧基- 3- 氧化物自由基,Tc是一个非常有用的建造单元.它在3个不同的方向上都=7. 8 K) 及 Cu ( Ⅱ) 自由基配合物 [Cu (hfac)2]有“钩子”,能轻而易举地把别的金属离子拉进来而形成(NIT[21]多维的金属离子交替排列,从而成为二维或三维分子磁pPy)2(NITpPy为2- (2’吡啶 - 4,4,5,5- 四甲基咪唑啉- 1- 氧基- 3- 氧化物)是另一类的金属- 有体.如A[MⅡMⅢCr(ox)3](A =N(n - C4H9)+4、N( n -机自由基分子磁体.近年来,这类分子铁磁体的研究进C6H5)+4等) ,当MⅢ=Cr( Ⅲ) ,MⅡ为Mn(Ⅱ) ,Cu( Ⅱ) ,Co展很大,已由单自由基- 金属配合物扩展到多自由基-(Ⅱ) ,Fe( Ⅱ)和Ni( Ⅱ)时,其 Tc分别为6,7,10,12,14金属配合物.由于多自由基较单自由基有更多的自旋中K[26];当MⅢ=Fe( Ⅲ) ,MⅡ为Fe(Ⅱ) ,Ni(Ⅱ) ,Co( Ⅱ)时,心和配位方式,并且与金属配位更易形成多维结构的优Tc=30～50 K[27].点,多自由基—金属配位物的研究已成为分子磁体研究 草胺酸根合铜[Cu(opba)]2-、[Cu(pba)]2-及[Cu的热点之一[22].(pbaOH)]2-含有未配位基团,可作为形成多核配合物的前体.此前体具有两个桥基,易与Mn2+、Fe2+等阳离子3.金属配合物的分子磁体形成异双金属链而构成一维链状配合物,链内通过铁磁 金属配合物分子磁体是目前研究得最广泛、最深入或反铁磁偶合得到铁磁链或亚铁磁链,链间的铁磁或反的一类分子磁体,其自旋载体为过渡金属.在其构建单铁磁偶合导致材料的宏观磁性表现为铁磁或反铁磁性.元中,可以形成单核、双核及多核配合物.由这些高自旋这类分子磁体转变温度低,如由双草酰胺桥联的锰铜配的配位物进行适当的分子组装,可以形成一维、二维及合物MnCu(pbaOH)(H2O)3,Tc= K[28].三维分子磁体,可以形成链状或层状结构.根据桥联配 除此之外,近十年来化学家们对由三叠氮(N3)配体位体的不同,这类分子磁体主要包括草胺酸类、草酰胺桥联的多维化合物产生了极大的兴趣,这是因为三叠氮类、草酸根类、二肟类、氰根类等几种类型.配体主要以两种方式连接金属离子,见图2,分别对应反 报告的第一个这种类型的分子磁体是中间自旋 S =铁磁偶合和铁磁偶合,便于对分子磁性的设计.单独由3P2的FeⅢ(S2CNEt2)2Cl[4],在温度为 K以下表现为三叠氮配体桥联或混入其他有机桥联配体,可构成一磁有序,但无磁滞现象.接着便是基于双金属的低温铁维,二维和三维的配位聚合物,形成独特的磁学性质并磁有序材料[CrⅢ(NH3)6]3+[FeⅢCl6]3-( Tc= K和在一定温度下构成分子磁体[29].这方面,我国的南京大亚铁磁有序材料[CrⅢ(NH3)6]3+[CrⅢ(CN)6]3-( Tc=2.学和南开大学也做出了很好的工作[30,31].85 K) ,它们同样不具有磁滞现象[23,24]. 近年来,由法国科学家Verdaguer发现普鲁士蓝类配合物所表现出的较高的转换温度,大的矫顽力,使得普鲁士蓝类磁性配合物越来越吸引人们的注意[25].普鲁士蓝类分子磁体是基于构筑元件M(CN)k-6与简单金属离子通过氰根桥联的类双金属配合物,双金属离子均处于八面体配位环境,并通过氰桥连接成三维网络.其组成形式为 Mk[M’(CN)6]l·nH2O 或 AMk[M’(CN)6]l·nH2O(M和M’为不同的顺磁性,化合物为铁磁体,如图2 三叠氮配体和金属离子以及对应的磁交换Cu3[Cr(CN)6]2·15H2O( Tc= 66 K) 、Cu3[Fe(CN)6]2·12H4. 单分子磁体(Single2Molecular Magnets)2O(Tc=14 K) 、Ni3[Cr(CN)6]2·14H2O( Tc=23 K)均为铁磁体.若两个金属离子磁轨道重叠,它们之间的磁 以上情况都是分子被连接成聚合物后产生非常强偶合为反铁磁性,化合物为反铁磁体或亚铁磁体,如的分子间相互作用.从另一个角度,若分子间相互作用(Net4)[V(CN)6]·2H2O( Tc=230 K) 、CrⅡ3[CrⅢ很小可忽略,则分子被隔离成一个个独立的磁分子.当(CN)6]2·10H2O( Tc=240 K)[25].有价值的是,这类化合分子内含有多个自旋离子中心并发生磁偶合时,则总分1·8 ·? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 自 然 杂 志 24卷1期专题综述子的磁矩决定于磁偶合后的最低能态,这时就可能出现域.如在本文中提到的:转换温度超过室温的分子基铁基态为自旋数较高的稳定态,在磁场的作用下产生准连磁和亚铁磁体材料的发现;具有高自旋的多核配合物在续的激发态能级.所以整个分子的磁矩在外场下,沿外低温下表现出磁性的单分子磁体的发现;在室温以上具场的方向偏转时需要克服一个较大的势垒,这种势垒来有大的磁滞现象的自旋交叉配合物的发现;分子基磁体自零场分裂的磁各向异性.有时也称这种现象为自旋阻的光磁、热磁效应;以及分子基磁体的 GMR、CMR效应挫(spinfrustration)[32].这种依赖于外磁场的双稳态(bist2等.所有这些成果都预示着分子磁性材料光明的未来.ability)被看作是新一代信息材料应用的基础.目前所发 相比于传统的磁性材料,由于广泛的化学选择性,现的单分子磁体主要包括Mn12和Mn14离子簇、Fe8离子可以从分子级别上对分子磁性材料进行修饰和改良;作簇和 V为磁性材料4离子簇等三类,如基态为 S = 10 的 Mn12O12,分子铁磁体具有体积小、相对密度小、能耗(O[33]小及结构的多样化等优点,其制备的方法大多为常规的2CMe)16(H2O)4.有意义的是,当这种单分子体积大到一定值时,可被认为是一种尺寸单一的可磁化的纳化学方法,便于做成各种形态的产品,所体现的性质有米材料,具有不可估量的应用前景.些是传统的磁性材料不可替代的.已发现这类新物质可能成为各类高科技材料,特别是新一代的信息存储5. 自旋交叉配合物材料. 众所周知 当然,当配合物分子内的自旋离子中心减少到,作为一种新生的材料,有很多方面仍需要进仅一个时一步研究和改进,这也是我国科学家在基础研究和应用,分子间的相互作用又很小,配合物显示出独立离子的特性科学走向世界前列的良机.可以预见,在未来的发展中,,为近似理想的顺磁性.具有3d4- 3d7电子配置的过渡金属配合物分子基磁性材料将可能在:①高,在八面体配位结构下,电子Tc温度的分子磁体;②在五个d电子轨道上的排布,可能会受到配位场e提高材料的物理稳定性;③透明的绝缘磁体;④易变、易g和t2g加工的分子磁体轨道之间的能隙Δ大小的影响;⑤和其他物理性能结合的复合磁性材,当Δ平均电子对能p相料近时;⑥超硬和超软磁体; ⑦液体磁体等方面着重探索和,化合物的自旋态可能由于某些外界条件的微扰,得到发展可呈现高自旋态与低自旋态的交叉转变[34].(.最典型的是2000年8月29日收到)一些Fe(Ⅱ)配合物,发生高自旋态5T1 Alivisatos A. P. ,Barbara P. F. ,Castleman A. W. ,et. al. Adv. Ma22(S =2,顺磁性)与ters. ,1998;10:1297低自旋态1A1(S =0,抗磁性)的转变,伴随自旋相变,化2 McConnel . J. Chem. Phys. ,1963;39:1910合物可能有结构甚至和颜色的变化.有一些的转变温度3 McConnel . Proc. . Welch Found. Chem. ;11:144还在常温区,如[Fe(Htrz)4 Wickman . ,Trozzolo . ,Williams . ,et. al. Phys. Rev. ,3- 3x(NH2trz)3x](ClO4)2·H2O1967;155:563(trz=1,2,4 三唑类) ,在常温下从紫色(低自旋)随温度5 Miller . ,Calabrese . ,Epstein . ,et. al. J. Chem. Soc. ,上升转为白色(高自旋).成为另一种新的可利用的双稳Chem. Commun,1986;10266 Pei Y. ,Verdauger M. ,Kahn O. ,et al. J. Am. Chem. Soc. ,1986;态现象[35].1984年,Decurtins等人首次观察到光诱导自108:7428旋交叉效应[36],并随后在低温下利用光对自旋态的激发7 . ,Yee . ,Mclean . ,et al. Science,1991;252:和调控进行了深入研究,期望能用作纳秒级的快速光开14158 FerlayS. ,Mallsah T. ,Ouahes R. ,et al. Nature,1995;378:701关和存储器[34].我国在自旋交叉研究方面也取得了可喜9 Mallah T. ,Thiebaut S. ,VerdaguerM. ,et al. Science,1993;262:1554的成绩[37],如发现温度回滞宽度近55 K的自旋交叉化10 Zhong . ,You X. Z. ,Chen T. Y. Annual Sci Rept—suppl of J of合物[Fe(dpp)Nanjing Univ. ,, Nov19942(NCS)2]py(dpp =二吡嗪(3,2,2-,3-)邻11 Griebler . ,Babel . ,NaturforschB. Anorg. Chem. ,1982;37B菲罗啉,py=吡啶)[38],而且首次发现在快速冷却下仍保(7) :832持高自旋亚稳态,实现了不通过光诱导也能得到低温下12 . ,. Chem. Int. Ed. ,1994;33:38513 Takahashi M. ,Turek P. ,NakazawaM. ,et al. PhysLett,1991;67:746的双稳态[39].14 Chiarelli R. ,. ,Rassat A. ,et al. Nature,1993;363:14715 Allemand . ,Khemani . ,Koch A. ,et al. Science,1991;254:301四、展 望16 . ,. ,Reiff . ,et al. J. Phys. Chem. ,1987;91:4344 分子基磁性材料作为一种新型的材料,近十年来,17 . ,. ,. ,et. al. J. Am. Chem. Soc. ,1987;109:769在化学家和物理学家的努力下,在很多方面已经取得了18 Zhou P. ,. ,. ;181:71突破性的进展,迅速发展成为一门材料学科的前沿领19 . Inorg. Chem. ,2000;39:4392估计效果很不好 如果想要的话，留个邮箱，给你发过去
品 名:超导陶瓷拼音:chao1dao3tao2ci2英文名称：superconductivity ceramics说明:具有超导性的陶瓷材料。其主要特性是在一定临界温度下电阻为零即所谓零阻现象。在磁场中其磁感应强度为零，即抗磁现象或称迈斯纳效应（Meissner effect）。高临界温度（90开以上）的超导陶瓷材料组成有YBa2Cu3O7-δ，Bi2Sr2Ca2Cu3O10，Tl2Ba2Ca2Cu3O10。超导陶瓷在诸如磁悬浮列车、无电阻损耗的输电线路、超导电机、超导探测器、超导天线、悬浮轴承、超导陀螺以及超导计算机等强电和弱电方面有广泛应用前景。奇异的超导陶瓷1973年，人们发现了超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为，该记录保持了13年。1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧－钡－铜－氧）具有35K的高温超导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。1986年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的禁区（77K）也奇迹般地被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度竟然提高了100K以上，这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。
电磁感应现象研究及教学之我见引言 高中《物理》中电磁感应现象这一知识点不仅是重点而且也是难点，为此笔者对此知识点作以自己的简单看法与心得，且把自己的这点看法称为电磁感应现象的研究性学习，其中有不到之处敬请诸位不吝赐教。 在普通高级中学开展研究性学习，是我国高中物理课改的一项重要举措，它符合“以德育为核心，以创新精神与实践能力培养为重点”的素质教育的要求。 1．对研究性学习的理解 学生在教师的引导下，了解实验研究实验，从各个方面着手，用科学研究的方式方法去认识问题获取知识以达到问题的认识深化或者最终解决，这就是研究性学习。 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了——电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在着联系，受到了这一发现的启发，人们开始考虑这样一个问题：既然“电能生磁”，“磁能不能生电”呢？不少科学家进行了这方面的探索，英国平民科学家法拉第，坚信电与磁有密切的联系。经过10年坚持不懈的努力，在无数次的挫折与失败之后，终于在1831年一个偶然的机会里，发现了利用磁场产生电流的条件。 1-1法拉第生平简历 1791年9月22日是一个光辉的日子，一代科学巨匠迈克尔·法拉第降生在英国萨里郡纽囚顿一个贫苦的铁匠家庭。法拉第的一生是伟大的，然而法拉第的童年却是十分凄苦的。为了解决全家的温饱，老法拉第带着5岁的小法拉第迁到伦敦，希图改变贫穷的命运，不幸的是上帝非但没有给法拉第一家赐福，反而在小法拉第九岁那年夺取了老法拉第的生命。迫于生计，幼小的仅有九岁的迈克尔·法拉第不得不承担起生活重担，去一家文具店充当学徒。四年以后，13岁的法拉第又到书店学徒。起初负责送报，后来充当图书装订工。真所谓“天欲将大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤……”。贫穷是不幸的，童工的生涯其清苦可知。难能可贵的是小法拉第不安于贫穷，不安于清苦，奋志好学。14岁时他跟一位装书兼卖书师傅当学徒，利用此机会博览群书。他在二十岁时听英国著名科学家汉弗利，戴维先生讲课，对此产生了浓厚的兴趣。他给戴维写信，终于得到了为戴维当助手的工作。法拉第在几年之内就做出了自己的重大发现。虽然他的数学基础不好，但是作为一名实验物理学家他是无与伦比的。 1810年法拉第连续听了J·塔特姆所做的十几次自然哲学讲演并开始参加市哲学学会的学习活动，从中受到自然哲学的基础教育。1812年2月到4月，21岁的法拉第有幸在皇家研究所听了H·戴维的四次化学讲演。这位大化学家渊博的知识立即吸引了年轻的法拉第。他热忱地把戴维的每个科学观点转述给市哲学学会的同伴们。他精心整理听课笔记并装订成一本精美的书册，取名《H·戴维爵士演讲录》，并附上一封渴望做科学研究工作的信，于1812年圣诞节前夕一起寄给了戴维。法拉弟热爱科学的激情感动了戴维，他所精心整理装订的“精美记录册”更使戴维深感欣慰.这时又正直他学徒期满，于是戴维特推荐他于1813年3月进人皇家研究所当他的助手。同年10月跟随戴维去欧洲大陆作科学考察旅行。这次旅行使法拉第上了一次“社会大学”，沿途他认真地记录了戴维在各地讲学的内容，学到了许多科学知识，而且结识了许多著名的科学家，如盖·吕萨克和安培等。增长了见闻，开扩了眼界。到1815年5月回到皇家研究所，法拉第已能在戴维指导下做独立的研究工作并取得了几项化学研究成果。1816年法拉第发表了第一篇科学论文。从18I8年起他和J·斯托达特合作研究合金钢，首创了金相分析方法。1820年他用取代反应制得六氯乙烷和四氯乙烯。1821年任皇家学院实验室总监。1823见他发现了氯气和其他气体的液化方法。1824年1月他当选为皇家学会会员。1825年2月接替戴维任皇家研究所实验室主任。同年发现苯。更主要的是他在电化学方面（对电流所产生的化学效应的研究）所做出的贡献。经过多次精心试验，法拉第总结了两个电解定律，这两个定律均以他的名字命名，构成了电化学的基础。他将化学中的许多重要术语给予了通俗的名称，如阳极、阴极、电极、离子等。 1821年法拉第完成了第一项重大的电发明。在这两年之前，奥斯特已发现如果电路中有电流通过，它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到启发，认为假如磁铁固定，线圈就可能会运动。根据这种设想，他成功地发明了一种简单的装置。在装置内，只要有电流通过线路，线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机，是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。这是一项重大的突破。只是它的实际用途还非常有限，因为当时除了用简陋的电池以外别无其它方法发电。人们知道静止的磁铁不会使附近的线路内产生电流。1831法拉第发现第一块磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应。一般认为法拉第的电磁感应定律是他的一项最伟大的贡献。用两个理由足以说明这项发现可以载入史册。第一，法拉第定律对于从理论上认识电磁更为重要。第二，正如法拉第用他发明的第一台发电机（法拉第盘）所演示的那样，电磁感应可以用来产生连续电流。虽然给城镇和工厂供电的现代发电机比法拉第发明的电机要复杂得多，但是它们都是根据同样的电磁感应的原理制成的。是法拉第把磁力线和电力线的重要概念引入物理学，通过强调不是磁铁本身而是它们之间的“场”，为当代物理学中的许多进展开拓了道路，其中包括麦克斯韦方程。法拉第还发现如果有偏振光通过磁场，其偏振作用就会发生变化。这一发现具有特殊意义，首次表明了光与磁之间存在某种关系。法拉第的一生是伟大的，法拉第其人又是平凡的,他非常热心科学普及工作,在他任皇家研究所实验室主任后不久，即发起举行星期五晚间讨论会和圣诞节少年科学讲座。他在100多次星期五晚间讨论会上作过讲演，在圣诞节少年科学讲座上讲演达十九年之久.他的科普讲座深入浅出，并配以丰富的演示实验，深受欢迎.法拉第还热心公众事业，长期为英国许多公私机构服务.他为人质朴、不善交际、不图名利、喜欢帮助亲友.为了专心从事科学研究，他放弃了一切有丰厚报酬的商业性工作.他在1857年谢绝了皇家学会拟选他为会长的提名，他甘愿以平民的身份实现献身科学的诺言，终身在皇家学院实验室工作一辈子，当一个平凡的迈克尔·法拉第。 1867年8月25日，平民迈克尔·法拉第在书房安详地离开了人世。一代科学巨星，在谱写完他不平凡的人生，给人类留下无价的宝藏以后与世长辞。 1-2电磁感应的实验 回顾法拉第的实验，由磁生电这个实验实际操作起来并不是很难，电磁感应现象可用下图121的实验来演示，图中1是永久磁铁，2是线圈，3是演示电流计。线圈通过电流计形成闭合回路。当磁铁插入线圈时，电流计指针偏转；永久磁铁在线圈不动时，指针不动；拔出磁铁时，指针反向偏转。这个实验说明当穿过闭和线圈的磁通量变化时的确会出现感应电流。 用实验方法研究产生感应电流的条件 实验方法：磁场不动，导体向下运动；导体向左或向右运动 ; 教师研究归纳：闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时，电路中就有电流产生． 理解“导体做切割磁感线运动”的含义：切割磁感线的运动，就是导体运动速度的方向和磁感线方向不平行．导体不动，磁场动，会不会在电路中产生电流呢？我们可以接着做实验。 实验条形磁铁插入、拔出螺线管． 注意：条形磁铁插入、拔出时，弯曲的磁感线被切割，电路中有感应电流。 可以总结得到：无论是导体运动，还是磁场运动，只要导体和磁场之间发生切割磁感线的相对运动，闭合电路中就有电流产生． 闭合电路的一部分导体切割磁感线时，穿过电路的磁感线条数发生变化．如果导体和磁场不发生相对运动，而让穿过闭合电路的磁场发生变化，会不会在电路中产生电流呢？ 线圈电路接通、断开。滑动变阻器滑动片左、右滑动．此时电流计指针发生偏转，说明有感应电流产生。 在观察实验现象的基础上，注意分析上述现象的物理过程：因为电流所激发的磁场的磁感应强度B总是正比于电流强度I，即B∝I．电路的闭合或断开控制了电流从无到有或从有到无的变化；变阻器是通过改变电阻来改变电流的大小的，电流的变化必将引起闭合电路磁场的变化，穿过闭合电路的磁感线条数的变化——磁通量发生变化，闭合电路中产生电流．电路中S断开、闭合，滑动变阻器滑动时，穿过闭合电路磁场变化情况： 不论是导体做切割磁感线的运动，还是磁场发生变化，实质上都是引起穿过闭合电路的磁通量发生变化． 1-3分析总结实验 从上面的2-1实验1实验可以看出只要导线切割磁感线，闭合线圈中就会产生感应电流。这时再从实验3来看一下导线并没有明显的切割磁感线但是线圈里的磁通量发生了变化。此时再回头看实验1及实验2我们可以分析磁通量发生变化的因素： 由 Φ=B· S sinθ可知：当①磁感应强度B发生变化；②线圈的面积S发生变化；③磁感应强度B与面积S之间的夹角θ发生变化．这三种情况都可以引起磁通量发生变化． 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化．这里关键要注意“闭合”与“变化”两词．就是说在闭合电路中有磁通量穿过但不变化，即使磁场很强，磁通量很大，也不会产生感应电流．当然电路不闭合，电流也不可能产生． 可引导学生一起总结出 ： 1．不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生．这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流． 感应电流的产生条件． （1）电路必须闭合； （2）磁通量发生变化． 从以上的分析可以看出，上述实验的选择实验的分析都具有典型的意义。对上述实验的分析可看为研究性的学习的一些体现吧。 2我的教学建议 笔者从事了几年高中教学，关于本节有一些粗浅的认识。理解和应用法拉第电磁感应定律，教学中应该使学生注意以下几个问题。 2-1 要严格区分磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率这三个概念．关于这三者的区别我的做法是在做1-1-2实验时，磁铁放进线圈里不动时，问同学们有无感应电流？此时磁通量最大却无感应电流。否定了磁通量大感应电流大这一错误说法。接着我快速放进线圈里和慢慢放进线圈里，此时感应电流一个大一个小。分析如下：都是从外面同一个地点放进线圈里，磁通量的变化是一样的。又否定了磁通量的变化决定了感应电流的大小。从而分析得到磁通量的变化越快即变化率越大则感应电流越大。 2-2 总结得到求磁通量的变化量一般有三种情况：当回路面积不变的时候，磁感应强度变化（如实验2） ；当磁感应强度不变的时候，回路面积变化时（如实验1）； 当回路面积和磁感应强度都不变，而他们的相对位置发生变化（如转动）的时候， 2-3 E是一段时间内的平均电动势，一般不等于初态和末态感应电动势瞬时值的平均值， 2-4 注意课本中给出的法拉第电磁感应定律公式中的磁通量变化率取绝对值，感应电动势也取绝对值，它表示的是感应电动势的大小，不涉及方向． 2-5 公式 表示导体运动切割磁感线产生的感应电动势的大小，是一个重要的公式．要使学生知道它是法拉第电磁感应定律的一个特殊形式，当导体做切割磁感线的运动时，使用比较方便．使用它计算时要注意B、L、v这三个量的方向必须是互相垂直的，遇到不垂直的情况，应取垂直分量． 建议在具体教学中，教师帮助学生形成知识系统，以便加深对已经学过的概念和原理的理解，有助于理解和掌握新学的概念和原理．在法拉第电磁感应定律的教学中，有以下几个内容与前面的识有联系，希望教师在教学中加以注意。 由“恒定电流”知识知道，闭合电路中要维持持续电流，其中必有电动势的存在；在电磁感应现象中，闭合电路中有感应电流也必然要存在对应的感应电动势，由此引出确定感应电动势的大小问题． 领．
实验目的：研究电磁铁的磁力与何有关实验材料：大铁钉（大小相同）、带绝缘外皮的导线（有长有短，相差较多）、电池（有的组一节，有的组是串联好的两节）、小铁钉。实验步骤：（按实验本身的写.....)数据分析：①根据以上观察、比较，你认为电磁铁的磁力大小可能与什么有关系？在什么情况下磁力比较大？在什么情况下磁力比较小？②怎样证明电磁铁的磁力大小与连接的电池多少是否有关系？实验时必须保证什么条件相同？什么条件不同？为什么？③怎样证明电磁铁的磁力大小与导线绕的圈数多少是否有关系？实验时必须保证什么条件相同？什么条件不同？为什么？实验结果：写出你的答案祝学习愉快！！！
1.探究与电流大小关系1.先利用电池、铁钉、小铁钉，做出一个电磁铁。让它吸铁钉，观察吸起铁钉数量。然后改变电池数量，让它吸铁钉，观察吸起铁钉数量。通过实验得出：电流大，磁力大。 2.探究与缠绕匝数关系如上，在电流相同的情况下，改变缠绕圈数，吸起铁钉数量得出：匝数多，磁力大。
电磁感应现象