钛酸钕

源于苏黎世联邦理工学院自旋物理实验室的Qzabre公司，结合多年的NV色心磁测量技术与扫描成像技术研发出了基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，该系统能够实现高灵敏度和高分辨率的磁学成像。利用光探测磁共振量子计量学原理，QSM在表面的高分辨率和定量磁性分析方面提供了无与伦比的性能。QSM显微镜采用经过验证的低漂移设计，具有高精度闭环扫描、大范围测量、高效率光学测量、直观的用户界面和简单的针尖更换等优势。交付安装！ 近日，有两台基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM在法国交付使用，其中一台在法国国家科学中心Jean Lamour研究所交付使用。除了快速定量扫描外，该系统还增加了额外的光路和定制化外壳，满足用户更加个性化的实验方案，也证明了QSM广泛的可拓展性。在法国Jean Lamour研究所交付使用的带有定制化光路的QSM系统 另一台QSM在法国国家科学研究中心/Thales联合物理研究所交付使用。该研究所被称为自旋电子学的发源地，是因发现巨磁电阻效应而获得2007年诺贝尔奖的Albert Fert教授的工作单位。该单位在磁学领域的研究处于国际前沿地位，QSM的交付使用可以帮助用户在高分辨的磁畴成像和样品磁性的三维高分辨测量方面取得更进一步的研究成果。法国国家科学研究中心/Thales联合物理研究 kim教授与新安装的QSM系统 又发高水平期刊！ 对电场进行灵敏成像的技术对于理解包括表面和界面的电荷积累以及电子器件中的电场分布在内的许多纳米电子现象非常重要。一个非常具有吸引力的潜在应用是精确的可视化测量铁电和纳米铁性材料中畴的图案，而这类材料在计算和数据存储方面十分有潜力。近日，苏黎世联邦理工学院的Christian L. Degen研究组通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，对压电（Pb[Zr0.2Ti0.8]O3）和非铁电（YMnO3）材料的电场进行了精确测量，对其畴图案进行了清晰的成像。该研究成果以《Imaging ferroelectric domains with a single-spin scanning quantum sensor》为题在2023年2月9日在线发表与Nature Physics。 研究者通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，发现可以通过使用梯度检测方案测量NV自旋的斯塔克位移来实现精确的电场检测。该研究通过对电场分布图的分析能够区分不同类型的表面电荷分布，以及重建三维电场矢量和电荷密度的图。该研究中通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜在普通环境下展现出的杂散电场和磁场的测量能力为以后研究多铁性、多功能材料和器件提供了新的手段和思路。在该研究工作中的核心部件高质量NV色心探针由QZabre公司提供，NV色心的扫描显微镜也是经过个性化设计的基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜。作为QZabre公司的起源地，该工作中展示的高精度电场测量技术证明了QZabre具有雄厚的技术支撑。利用NV色心扫描显微镜进行电场测量的原理示意图利用PFM和利用NV色心扫描显微镜进行测量与重建的电场和电荷分布QSM超分辨量子磁学显微镜-典型应用☛ 磁性纳米结构分析☛ 铁磁/反铁磁磁畴成像☛ 磁畴壁分析☛ 电流分布成像☛ 纳米尺度的温度测量☛ 多铁材料扫描☛ 磁场任意波形时间分辨基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM

光学检测磁共振（ODMR）因使用具有高灵敏度和超小型传感器的氮空位色心（NV中心）技术来探测样品的磁学性质而受到广泛关注。这种原子大小的NV中心具有自旋依赖的光致发光特性，可以用作良好控制的单光子源。其超长的自旋相干时间可转化为超过nT范围的超高磁灵敏度。作为扫描探针显微镜的商业供应商，attocube公司为ODMR研究提供理想的平台进行了努力，为了将NV中心的突出特性用于磁成像，使用了AFM（控制传感器相对于样品表面的位置）和共焦显微镜（在反射模式下提供光学自旋状态制备和读出）的组合。随后可以通过NV缺陷自旋子能级的塞曼位移测量局部磁场，该塞曼位移与顶端遇到的局部磁场成正比。　　光学检测磁共振（ODMR）通常使用两套xyz定位器进行粗略定位，允许在几毫米的范围内独立定位样品和AFM顶端。通常，承载NV色心作为传感器的AFM探针准确定位在高NA物镜的焦斑中，然后在NV色心传感器下方扫描样品。　　attoDRY2100是闭循环低温恒温器系列中的佼佼者，可提供1.65 K的连续基础温度、1.65至300 K的自动温度和磁场控制，以及定制化的超导磁体。它甚至可以在300 K下产生全磁场，具有优异的温度稳定性，并且可以在不需要处理液氦的情况下对样品进行场冷却。因此，它是任何低温实验的优先选择，无论是磁输运测量、共焦显微镜和光谱学或扫描探针显微镜。而attoDRY2200低震动无液氦磁体与恒温器使得基于NV色心技术的光学检测磁共振（ODMR）成像测量在闭循环低温恒温器内进行高空间分辨率成像成为可能。attoDRY22‍‍00助力NV色心研究案例：1. 量子传感器磁成‍‍像　　范德华材料（vdWM）作为设计理想材料性能的合适场所，近年来受到了广泛关注。由于潜在的自旋电子学应用，磁性范德华材料特别有吸引力。Jörg Wrachtrup（德国斯图加特大学）小组通过低温氮空位（NV）磁强计研究了原子薄的CrBr3中作为磁场函数的畴壁动力学。通过使用量子传感器（NV中心）实现这种相当新的扫描技术，达到纳米级的空间分辨率，从而识别钉扎中心，并定量测定了CrBr3中的磁化强度。该团队的结果是在attocube公司的低温恒温器中的attoAFM/CFM显微镜的帮助下获得的。该工作证明，扫描NV磁强计是探索2D磁体的一个优异工具。　　【参考】Q.-C. Sun et al., Magnetic domains and domain wall pinning in atomically thin CrBr3revealed by nanoscale imaging. Nature Commun.12, 1989 (2021)‍‍‍‍‍‍‍2. 超导穹顶内量子相变的探测‍‍‍‍‍‍‍‍　　非常规超导体（UCS）一直是物理学家们关注的焦点，他们希望利用高温超导，为未来更经济、可持续的能源利用铺平道路。阐明反铁磁量子相变（QPT）和超导态之间的相互作用对于理解UCS至关重要。在实验上，这种相互作用通常从正常状态侧进行探测。Ruslan Prozorov团队（美国艾姆斯实验室）通过测量一类铁氰化物的伦敦穿透深度λ，从超导侧对其进行了探测，方法是在attocube公司低温恒温器中使用attoAFM/CFM进行NV磁测量。他们的结果显示，λ的峰值与QPT一致，该结果出乎意料地表明，无论无序程度如何，铁氰化物中普遍存在QPT。　　【参考】K.R. Joshi et al., Quantum phase transition inside the superconducting dome of Ba(Fe1−xCox)2As2from diamond-based optical magnetometry. New J. Phys.22, 053037 (2020)3. 扫描氮空位磁强计研究范德瓦尔斯磁体　　范德瓦尔斯材料（vdWM）在过去几年中吸引了大量注意力，因为在设计所需性能方面，它们已被证明是有益的。然而，在vdWM中，缺乏磁性材料，这在技术上可能对数据存储或传感器有用。三碘化铬（CrI3）是一种罕见的具有本征磁性的vdWM。巴塞尔大学（瑞士）帕特里克马列廷斯基的量子传感小组在理解其性质方面取得了突破：使用扫描氮空位磁强计（NVM），他们确定了CrI3单层的磁化强度为≈ 16 µB/nm2。此外，作者测量了具有奇数层的多层中的可比磁化值，而具有偶数层的层中没有磁化，这归因于单个铁磁层的反铁磁耦合。该工作的结果是在attocube公司低温恒温器中的attoAFM/CFM显微镜的帮助下获得的。范德瓦尔斯磁体的定量研究是探索这类新型纳米磁体应用潜力的先决条件，NVM为其提供了很好的工具。　　【参考】L. Thiel et al. Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single-spin microscopy. Science,364, 6444, 973-97 (2019)4. 超导体的定量纳米尺度涡旋成像　　通过非侵入性工具，可以在大范围温度和高磁场下以纳米分辨率进行定量成像，从而大大有助于理解超导的微观机制。基于attoAFM/CFM，Patrick Maletinsky小组（巴塞尔大学）报告了使用NV中心磁强计的低温测量。该团队的技术允许以高灵敏度和空间分辨率提取YBCO中单个超导涡流的局部磁场的定量数据。通过确定局部伦敦穿透深度，作者发现所谓的珍珠涡模型比标准单极模型更好地解释了数据，并允许拟合其他参数。该实验是一个令人印象深刻的例子，说明了基于NV中心的磁力测量工具的实际应用已经发展到了很重要的程度。　　【参考】L. Thiel et al., Quantitative nanoscale vortex imaging using a cryogenic quantum magnetometer. Nature Nanotechnology11, 677-681 (2016).5. NV色心显微镜对畴壁跳跃的纳米尺度成像和控制　　磁线中的畴壁可能被证明对未来的自旋电子学器件有用，因此它们的纳米尺度表征是实现实际应用的重要步骤。正如Vincent Jaques团队在《科学》杂志上所展示的，他们基于attoAFM/CFM的NV中心显微镜允许以高分辨率对1 nm厚的铁磁纳米线中的畴壁成像，并在单个畴壁的钉扎位置之间跳跃。同时，他们表明，由于高局部激光功率，通过局部加热诱导跳跃，畴壁可以沿着导线移动。由于畴壁由近的钉扎位点钉扎，这允许非常有效地探测和成像样品的钉扎景观。　　【参考】Tetienne et al ., Nanoscale imaging and control of domain-wall hopping with a nitrogen-vacancy center microscope. Science344, 1366(2014)attoDRY2200低温恒温器以及可选显微镜主要技术特点：　　☛ 温度范围：1.8K ..300 K　　☛ 磁场范围：0...9T (取决于磁体, 可选12T，9T-3T矢量磁体等)　　☛ Z方向振动噪音：AFM噪音 (工作带宽=195Hz) 　　☛ 可选显微镜：AFM/CFM(NV色心研究），AFM（接触式与非接触式）, CFM　　☛ 样品定位范围：5×5×4.8 mm3　　☛ 扫描范围: 50×50 μm2@300 K, 30×30 μm2@4 K 　　☛ 商业化探针　　☛ 可升级 MFM，PFM, ct-AFM, cryoRAMAN, atto3DR等功能相关产品：　　1、低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C377018.htm

&mdash &mdash &ldquo 国产好仪器&rdquo 活动约稿 　　我是北京莱伯泰科设备研发部的一名普通员工，每天的主要工作是电热板的设计、生产与应用。说起来很简单，但包含的事项却很多。小到螺钉、螺母的位置，大到性能参数的保障，甚至是检测的数据都要再三核对。因为每天都要把仪器从生产部搬到研发部，再从研发部搬到检测部，所以，我还有个响亮的名字叫&ldquo 诚实可靠的女汉子&rdquo 。 　　一个全新产品的研发过程是最最艰辛的，每每是解决了一个问题就会有新的问题产生，就像无理数，小数点后无限不循环，摸不着规律。 　　刚开始做电热板的时候，主要器件都要进行筛选，像控制器、防腐材料等。控制器我们选择了3种，有我们水循环现用的控制器，还有一种国产控制器和一款国外进口控制器。控制器我们主要做了疲劳试验和一定酸雾强度下的耐用性，首先，把每个控制器都做一个功能机，放在检测部进行长期的疲劳试验，看它们的控温精度是否正常。实验证明，三款控制器的质量都是很好的，在经过了3个月的疲劳试验后依旧可以正常工作。 　　疲劳试验过后，我们把3款仪器放到了有一定酸雾的通风橱里继续试验。电热板主要用于消解赶酸，虽然我们设计的电热板是将控制装置放在一个封闭的箱体里，避免了大量酸雾对控制装置的破坏。但做控制器在长期酸气酸雾的工作条件下的耐用性试验还是很有必要的。实验过程中，最先出现问题的是国外进口的控制器，由此可见，我们没有必要倾向于进口产品，他们未必就比我们做得好，能做国产好仪器的企业还是大有人在。 　　电热板加热模块的防腐性是一个重要的性能参数，为此我们做了很多调研与试验。在这里要提醒仪器采购用户和研发同行，不要以为特氟龙只有一种，不要以为所有特氟龙都是耐酸碱耐高温的。特氟龙有四种基本类型：PTFE、FEP、PFA和ETFE。只有PTFE可以在260℃连续使用，具有最高使用温度290~300℃，极低的摩擦系数，良好的耐磨性以及极好的化学稳定性。其他三种特氟龙的耐受温度相对都比较低，所以，千万不要被一些产品宣传册里的特氟龙材料欺骗，不是所有的特氟龙都叫PTFE。 　　千万不要以为材料选好了，项目就快完成了，最考验人的部分才刚刚开始。防腐的材料选好了，下一个问题就是我们要怎么涂，涂多厚。当时和质管部的同事一起找了3家供应商，三种不同的涂层工艺分别做成4个不同涂层厚度的加热模块，在实验室由应用人员在其表面滴加不同的酸碱试剂，看耐腐性是否合格。耐腐性合格后，再将仪器放到检测部，设置梯度温度看其控温精度、温度稳定度和均一性是否合格。综合所有的性能参数，才最终确定了我们现在电热板的工艺与厚度。严格的工艺，严格的出厂检验，确保了我们产品性能的稳定。 　　前几天听一个售后同事告诉我一件事。一个电热板的客户报修，说是控温不稳，他去看了一下，发现居然是公司最早的那款仪器，出厂编号居然是04开头的(指2004年)，看过后他和客户沟通，客户说这还是第一次坏，也不知道是哪里出了问题。售后同事告诉这位用户，因为这款仪器的使用时间已经很长，现在已经停产了，如果要维修，费用很高。他建议客户直接换一个新的。最后老板欣然同意了他的建议，买了一款我们的EH20B。他说客户也感慨没想到一台电热板可以用这么久。我开玩笑地说：&ldquo 那是，我是诚实可靠的女汉子，我生产的仪器可是结实耐用的硬汉子。&rdquo 　　作者：北京莱伯泰科有限公司应用工程师 周思佳