量子現(xiàn)象的新“眼睛” 量子扭轉(zhuǎn)顯微鏡可視材料內(nèi)電子波

2023-03-01 10:58:43來源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：98 評論

導(dǎo)讀：近日，以色列魏茨曼科學(xué)研究所的研究人員開發(fā)了一種新型掃描探針顯微鏡，即量子扭轉(zhuǎn)顯微鏡（QTM），它可以創(chuàng)造出新的量子材料，同時(shí)觀察其電子最基本的量子性質(zhì)。

　　【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】掃描探針顯微鏡是是綜合運(yùn)用光電子技術(shù)、激光技術(shù)、微弱信號檢測技術(shù)、精密機(jī)械設(shè)計(jì)和加工、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、應(yīng)用光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)高速采集和控制及高分辨圖形處理技術(shù)等現(xiàn)代科技成果的光、機(jī)、電一體化的高科技產(chǎn)品。掃描探針顯微鏡的發(fā)明徹底改變了電子現(xiàn)象的可視化方式。

　　然而，盡管當(dāng)今的探針可在空間的單個(gè)位置獲取各種電子特性，但迄今為止掃描顯微鏡無法實(shí)現(xiàn)的是，在多個(gè)位置直接探測電子的量子力學(xué)存在，并提供對電子系統(tǒng)的關(guān)鍵量子特性的直接存取。

　　近日，以色列魏茨曼科學(xué)研究所的研究人員開發(fā)了一種新型掃描探針顯微鏡，即量子扭轉(zhuǎn)顯微鏡(QTM)，它可以創(chuàng)造出新的量子材料，同時(shí)觀察其電子最基本的量子性質(zhì)。該量子扭轉(zhuǎn)顯微鏡的原理涉及兩層原子般薄的材料相互“扭曲”或旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)角度是控制電子行為的最關(guān)鍵參數(shù)：僅將其改變十分之一度，就可將材料從奇異的超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榉浅Ｒ?guī)的絕緣體，但這個(gè)參數(shù)在實(shí)驗(yàn)中也是最難控制的。

　　并且基于獨(dú)特的范德華尖端，QTM可創(chuàng)建原始的二維異質(zhì)結(jié)，這為電子隧穿進(jìn)入樣品提供了大量相干干涉路徑。由于在針尖和樣品之間增加了一個(gè)連續(xù)掃描的扭轉(zhuǎn)角，這種顯微鏡可沿著動(dòng)量空間的一條線探測電子，類似于掃描隧道顯微鏡沿著真實(shí)空間的一條線探測電子。該項(xiàng)試驗(yàn)證明了針尖的室溫量子相干性，對此，研究人員還施加了較大的局域壓力，觀察扭曲的雙層石墨烯的低能帶逐漸平坦化。

　　QTM可直接將量子電子波可視化，可觀察它們在材料內(nèi)部表演的量子“舞蹈”，其還為科學(xué)家提供一種新“透鏡”來觀察和測量量子材料的性質(zhì)。未來，QTM將為研究人員提供前所未有的新量子界面光譜，以及發(fā)現(xiàn)其中量子現(xiàn)象的新“眼睛”。

　　(資料來源：科技日報(bào))

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