《Advanced Science》重磅成果！Quantum Design激光浮区法单晶炉（LFZ）助力解锁“多铁性量子临界”新平台
发布日期：2026-10-27
近日，国际权威期刊《Advanced Science》发表了一项关于多铁量子临界性（Multiferroic Quantum Criticality, MFQC）的突破性研究。来自日本东京大学与名古屋大学的联合团队[1]，依托Quantum Design公司的新一代高性能激光浮区法单晶炉-LFZ，成功制备出Sr1-xBaxCo2V2O8高质量单晶材料，为探索量子临界性与多铁性交叉领域的新奇物理现象提供了全新的、纯净的材料平台。
研究背景：探寻量子世界的“交叉路口”
量子临界点（Quantum Critical Point，QCP）是纯量子涨落主导的奇异物理状态，往往伴随着非常规超导等奇异物理性质。如果能在同一种材料中实现铁电与磁量子临界点的共存，就有可能诱导出全新的量子态。然而，由于多铁性材料本就稀少，且极难在不破坏长程有序的前提下将相变温度调控至零温，这一设想长期停留在理论阶段。寻找能够独立控制多个量子临界点的新材料，成为了全球凝聚态物理学家面临的重大挑战。
重磅突破：LFZ赋能“晶体”合成
本研究中，东京大学 Takayuki Nagai 等人将目光投向了准一维 Ising 反铁磁体Sr1-xBaxCo2V2O8。研究团队证实了尽管该体系含有磁性离子，但它在常压下表现出极其罕见的本征位移型铁电性。通过精确的化学替代，团队不仅实现了铁电相变温度的宽范围调控，更在临界组分附近观察到了量子顺电态以及横向磁场诱导的磁量子临界点。
高质量的单晶是获取这些电学和磁学表征数据的前提。Takayuki Nagai及其合作者正是使用了 Quantum Design新一代高性能激光浮区法单晶炉-LFZ（配备五束激光设计）来完成单晶生长的。
在实验中，研究团队使用该设备在常压流动空气气氛下，以 0.6 mm/h 的生长速度，成功制备了不同Ba掺杂浓度的 高质量单晶。这些晶体被用于同步辐射、X射线衍射（XRD）以及极低温下的介电和磁性能测试，最终揭示出强烈的磁介电耦合（磁电容）效应。
LFZ设备赋能：优质单晶生长设备的选择
该研究能够成功获得具有各向异性、且宏观质量极高的单晶，离不开激光浮区法单晶炉（LFZ）的核心技术优势：
1. 全新五束激光系统，保障温场均匀性
Quantum Design公司的LFZ 传承日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的前沿设计理念，能够在极小的加热区周围形成高度对称的热分布，具有更高功率、更加均匀的能量分布和更加稳定的性能。
2. 科学的温度梯度优化方案
有助于降低晶体生长过程中的热应力，从而改善由于热应力造成的晶体开裂现象。
3. 自研的实时温度集成控制系统
实时温度集成控制系统通过“测温-反馈-调节”的闭环机制，为晶体生长温度稳定提供了技术保障。
应用展望：广阔的高端材料制备平台
除了在多铁性量子临界材料中大放异彩，Quantum Design公司的新一代高性能激光浮区法单晶炉-LFZ凭借其高温（可达 3000℃）、高效、科学的设计理念，已成为生长磁性材料、超导材料、热电材料、光学材料、半导体材料、拓扑材料等优质大尺寸单晶的“明星设备”，为广大科研工作者提供了单晶生长利器！
新一代高性能激光浮区法单晶炉
参考文献：
[1] T. Nagai, P. Yu, A. Nakano, and T. Kimura, “ Multiferroic Quantum Criticality in a Proper Ferroelectric Quasi-one-dimensional Ising Antiferromagnet.” Advanced Science (2026): e77948. https://doi.org/10.1002/advs.77948
