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我研制成功国际首个混合磁体扫描隧道显微镜

2020-06-11 15:53:12
来源:科技日报 作者:吴长锋 评论:0
导语:记者从中科院合肥研究院获悉,该院强磁场中心陆轻铀课题组在国际上首次研制成功混合磁体极端条件下原子分辨扫描隧道显微镜(STM),为利用混合磁体搭配STM开展原子分辨成像研究铺平了道路。研究成果日前发表在著名期刊《超显微术》及《科学仪器评论》上。

  记者从中科院合肥研究院获悉,该院强磁场中心陆轻铀课题组在国际上首次研制成功混合磁体极端条件下原子分辨扫描隧道显微镜(STM),为利用混合磁体搭配STM开展原子分辨成像研究铺平了道路。研究成果日前发表在著名期刊《超显微术》及《科学仪器评论》上。

  目前最强的稳态磁场是通过混合磁体获得的,由于其运行过程强震动的干扰,国际上只能应用其开展如输运、磁性、磁光等宏观平均效果的测量,但空间原子分辨测量更接近于揭示物性的微观量子起源,是宏观测量完全不可替代的,在新的电子材料/纳米材料、新物性、新理论探索中发挥决定性的作用。

  合肥研究院强磁场中心的混合磁体由一个内水冷磁体和大口径的外超导磁体嵌套组成。内水冷磁体的孔径仅为32毫米,这为置入其内的STM设置了苛刻的空间限制,而外超导磁体的超大孔径又不可避免地产生巨大的杂散场,内水冷磁体运行时冷却水流带来的强振动和声音干扰也给STM的原子分辨测量带来了极大的困难。

  课题组基于小尺寸的Spider-Drive马达,提出一种全新的管形粗逼近马达和扫描成像单元一体化机械串联型STM镜体,可直接插入到混合磁体室温磁体孔径并真空密封。经过测试,成功地在混合磁体30T超强磁场下获得了石墨高品质原子分辨STM图像。同时,课题组又针对超强磁场下的生物分子高分辨成像,搭建了一套室温大气环境下的分体式STM。经测试,该STM在27.5T超强磁场下依然保持原子分辨。之前,国际上还未曾有水冷磁体或混合磁体中的室温大气STM的报道。

  该成果对突破当前超强磁场下只能开展输运等宏观平均效果测量的瓶颈,进入到广阔的物性微观起源探索领域具有标志性意义。

(责任编辑:韩梦晨)

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