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量子現象的新“眼睛” 量子扭轉顯微鏡可視材料內電子波
2023年02月28日 11:47:42
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：3994
近日，以色列魏茨曼科學研究所的研究人員開發了一種新型掃描探針顯微鏡，即量子扭轉顯微鏡（QTM），它可以創造出新的量子材料，同時觀察其電子最基本的量子性質。
【化工儀器網 項目成果】掃描探針顯微鏡是是綜合運用光電子技術、激光技術、微弱信號檢測技術、精密機械設計和加工、自動控制技術、數字信號處理技術、應用光學技術、計算機高速采集和控制及高分辨圖形處理技術等現代科技成果的光、機、電一體化的高科技產品。掃描探針顯微鏡的發明徹底改變了電子現象的可視化方式。
然而，盡管當今的探針可在空間的單個位置獲取各種電子特性，但迄今為止掃描顯微鏡無法實現的是，在多個位置直接探測電子的量子力學存在，并提供對電子系統的關鍵量子特性的直接存取。
近日，以色列魏茨曼科學研究所的研究人員開發了一種新型掃描探針顯微鏡，即量子扭轉顯微鏡(QTM)，它可以創造出新的量子材料，同時觀察其電子最基本的量子性質。該量子扭轉顯微鏡的原理涉及兩層原子般薄的材料相互“扭曲”或旋轉。轉角度是控制電子行為的最關鍵參數：僅將其改變十分之一度，就可將材料從奇異的超導體轉變為非常規的絕緣體，但這個參數在實驗中也是最難控制的。
并且基于獨特的范德華尖端，QTM可創建原始的二維異質結，這為電子隧穿進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連續掃描的扭轉角，這種顯微鏡可沿著動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空間的一條線探測電子。該項試驗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部表演的量子“舞蹈”，其還為科學家提供一種新“透鏡”來觀察和測量量子材料的性質。未來，QTM將為研究人員提供前所未有的新量子界面光譜，以及發現其中量子現象的新“眼睛”。
(資料來源：科技日報)
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