本報(bào)訊（記者楊凡 通訊員桂運(yùn)安）近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場中心陸輕鈾課題組在國際上首次研制成功混合磁體極端條件下原子分辨掃描隧道顯微鏡（STM），為利用混合磁體搭配STM開展原子分辨成像研究鋪平了道路。研究成果日前分別發(fā)表于《超顯微術(shù)》和《科學(xué)儀器評論》。
在磁場極端環(huán)境下，科研人員發(fā)現(xiàn)了許多重要的物理現(xiàn)象，目前，世界上最強(qiáng)穩(wěn)態(tài)磁場即通過混合磁體獲得。由于混合磁體運(yùn)行過程中強(qiáng)震動(dòng)的干擾，國際上只能應(yīng)用其開展如輸運(yùn)、磁性、磁光等宏觀平均效果的測量。但實(shí)空間原子分辨測量更接近于揭示物性的微觀量子起源，在新電子材料和納米材料、新物性、新理論探索中發(fā)揮著決定性作用。
在本項(xiàng)研究中，陸輕鈾課題組基于小尺寸“蜘蛛馬達(dá)”，參考此前國際首個(gè)干式（無液氦）超導(dǎo)磁體STM設(shè)計(jì)，提出一種全新的管形粗逼近壓電馬達(dá)和掃描成像單元一體化機(jī)械串聯(lián)型STM鏡體，其主要采用藍(lán)寶石絕緣材料加工，外徑僅為8.8毫米，可直接插入混合磁體32毫米室溫磁體孔徑中并真空密封。
經(jīng)過測試，課題組在混合磁體30特斯拉超強(qiáng)磁場下成功獲得石墨高品質(zhì)原子分辨STM圖像。該窄空間兼容的插桿式混合磁體STM，可方便地移植到混合磁體適用的液氦恒溫器中，以開展超強(qiáng)磁場低溫研究。
同時(shí)，他們又針對超強(qiáng)磁場下生物分子高分辨成像，搭建了一套室溫大氣環(huán)境下的分體式STM。經(jīng)測試，該STM在27.5特斯拉超強(qiáng)磁場下依然保持原子分辨。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1063/1.5140423
https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2020.112975
《中國科學(xué)報(bào)》 (2020-06-23 第4版 綜合)
