磁性材料是一類(lèi)古老而又年輕的基礎(chǔ)功能材料。早至春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期我們祖先發(fā)明的司南（圖1），近到支撐近現(xiàn)代工業(yè)的各類(lèi)機(jī)電裝備，磁性材料貫穿了人類(lèi)的文明史。迄今，以永磁材料、軟磁材料、磁存儲(chǔ)材料等為代表的多種磁性材料不僅在航空航天、核能工業(yè)等軍工和民用高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的關(guān)鍵作用，而且廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療裝備、交通運(yùn)輸、信息的存儲(chǔ)和傳輸?shù)热粘Ｉ钪小?/p>

圖1　根據(jù)東漢時(shí)期思想家王充寫(xiě)的《論衡》仿制的司南模型

       時(shí)至今日，磁性材料的人均使用量已經(jīng)成為社會(huì)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。近年來(lái)，納米科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展為磁性材料注入了新的活力。一方面，傳統(tǒng)磁性材料如永磁材料、軟磁材料等在自身結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)納米化之后展現(xiàn)出一系列新的物理和化學(xué)性能，特別是有別于傳統(tǒng)大塊粗晶材料的內(nèi)稟和外稟磁學(xué)性能，開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。另一方面，低維磁性材料的出現(xiàn)及其所蘊(yùn)藏的奇異性質(zhì)極大地豐富了磁性材料家族。如磁性薄膜材料中發(fā)現(xiàn)的巨磁電阻效應(yīng)和隧道磁電阻現(xiàn)象（圖2）等推動(dòng)了自旋電子學(xué)的發(fā)展，相關(guān)應(yīng)用使磁記錄效能實(shí)現(xiàn)了驚人飛躍，成果獲2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

        低維磁性材料具有與傳統(tǒng)三維磁性材料截然不同的重要特性。隨著磁性材料的維度降低，量子效應(yīng)隨之增強(qiáng)，低維磁性材料顯示出完全不同于傳統(tǒng)磁性材料的量子特征，導(dǎo)致比三維材料體系具有更加豐富多彩的新奇量子效應(yīng)。同時(shí)，受限磁結(jié)構(gòu)可以使得原本在三維材料中可忽略的界面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)、維度效應(yīng)和拓?fù)湫?yīng)展現(xiàn)出來(lái)。由于空間維度的降低，電子的電荷、自旋、軌道和晶格自由度之間的關(guān)聯(lián)與耦合也會(huì)被局域加強(qiáng)，使得自旋量子態(tài)對(duì)磁場(chǎng)、電場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、光場(chǎng)和溫度場(chǎng)等外場(chǎng)的響應(yīng)更加豐富和更加顯著，從而有助于實(shí)現(xiàn)多樣化的高靈敏量子調(diào)控；既有助于揭示相關(guān)量子效應(yīng)的物理本質(zhì)，促進(jìn)凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展，又有助于制備新型的磁性功能材料和獲得可行的量子調(diào)控途徑，為設(shè)計(jì)新型微電子與信息技術(shù)器件提供重要的原理儲(chǔ)備；進(jìn)而豐富受限小量子體系的量子調(diào)控的物理內(nèi)涵，并為發(fā)展具有超高密度、超快速度和超低功耗的下一代信息功能器件提供科學(xué)基礎(chǔ)及部分應(yīng)用技術(shù)（圖3）。

圖3　硬盤(pán)存儲(chǔ)密度的發(fā)展趨勢(shì)圖(HGST, 2013)。插圖是希捷(Seagate ST33232A硬盤(pán)和磁頭)。

       隨著低維磁性材料的制備、表征和相關(guān)理論研究等方面突飛猛進(jìn)的發(fā)展，對(duì)本領(lǐng)域形成的最新成果的及時(shí)梳理和總結(jié)已成為磁性材料和磁性學(xué)科發(fā)展的必然需求。《低維磁性材料》一書(shū)正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生的。全書(shū)涵蓋了磁性材料的磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、特性、分類(lèi)與應(yīng)用以及低維磁性材料的基本特性、制備方法、微結(jié)構(gòu)表征。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了低維永磁材料、低維軟磁材料、低維磁存儲(chǔ)材料和自旋電子學(xué)相關(guān)的多種低維磁性材料。對(duì)低維磁性材料的研究及其在傳統(tǒng)工業(yè)、民用、生物醫(yī)學(xué)、軍事和交通等領(lǐng)域的應(yīng)用具有直接的參考或指導(dǎo)作用（圖4）。