瓦尔米

2018年2月，西班牙Rainer Hillenbrand教授在《Science》上发表了题为：Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials的全文文章，发现纳米范德瓦尔斯材料上的红外双曲变面特性，在红外可变平台设备的开发中取得重要进展。文章中Hillenbrand团队利用超高分辨散射式近场光学显微镜neaSNOM，对纳米氮化硼薄膜表面进行了精细扫描。该类型薄膜表面一般具有光学超表面特性，同时可以支持深度亚波长尺度的声子化激元。研究者在在这样的纳米结构基础上，通过neaSNOM优于10nm空间分辨率的光谱和近场光学图像观测到了发散化子束的不规则波前，如下图所示。图1 A为该项工作的原理示意，图1 B为该结构的形貌表征；图1 C、D为近场强度信号在该结构中的纳米成像并分辨对应HMS(实线)及hBN（虚线）结果。这些表征结果描述了hBN光栅功能面内的HMS。图1：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）下声子化激元在20纳米的hBN-HMS的成像结果。C、D 即为近场强度信号在该结构中的纳米成像并分辨对应HMS(实线)及hBN（虚线）结果。该工作在光学超表面光学性质的研究，对于控制材料的等离子体化激元有着突出的意义，其中利用到一种特的相位和振幅信号分离技术，这种技术是超高分辨散射式近场光学显微镜neaSNOM申请，如下图，HMS-PHPs的波前成像结果显示其发散化子束的不规则波前，是双曲化子的重要特征。近场增强和限制可以有效操纵交换表面发射的热辐射。该项研究成果揭示了各向异性材料中化基元的不规则波前，与此同时，该类型纳米结构尺寸的范德华材料拥有优异的双曲线性质，使得红外可变平台设备的开发在未来的研究中将进一步成为可能。图2：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）下HMS-PHPs的波前成像结果。C中近场成像结果获取于w = 1430 cm-1单色波长激发。★ 科普小知识 ★neaSNOM是德国neaspec公司推出的三代散射式近场光学显微镜（简称s-SNOM），其采用了化的散射式核心设计技术，大的提高了光学分辨率，并且不依赖于入射激光的波长，能够在可见、红外和太赫兹光谱范围内，提供优于10nm空间分辨率的光谱和近场光学图像。由于其高度的可靠性和可重复性，neaSNOM业已成为纳米光学领域热点研究方向的科研设备，在等离基元、纳米FTIR和太赫兹等众多研究方向得到了许多重要科研成果。★ 超高分辨成像技术的诸多特点，你知道吗？ ★◆ neaSNOM是目前上成熟的s-SNOM成像产品◆ 保护的散射式近场光学测量技术——有的高10 nm空间分辨率◆ 的高阶解调背景压缩技术——在获得10nm空间分辨率的同时保持高的信噪比◆ 保护的干涉式近场信号探测单元◆ 的赝外差干涉式探测技术——能够获得对近场信号强度和相位的同步成像◆ 保护的反射式光学系统 ——用于宽波长范围的光源：可见、红外以至太赫兹◆ 高稳定性的AFM系统，——同时优化了纳米尺度下光学测量 ◆ 双光束设计——高的光学接入角：水平方向180°，垂直方向60°◆ 操作和样品准备简单 ——仅需要常规的AFM样品准备过程相关产品及链接1、超高分辨散射式近场光学显微镜：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C170040.htm 2、纳米傅里叶红外光谱仪 Nano-FTIR：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C194218.htm

几十年来，半导体异质结生长技术的不断进步驱动着电子和光电子科学研究和技术应用的不断发展。红外和太赫兹波段的许多应用利用了半导体量子阱中量子化状态间的跃迁（子带间跃迁）。然而，目前的传统量子阱器件在功能和应用上都受限于对散射界面以及晶格匹配生长条件的苛刻要求。可喜的是：近期西班牙巴塞罗那科学技术研究所Frank H. L. Koppens教授团队将量子阱子带间跃迁的概念引入到范德瓦尔斯层状材料中，提出了范德瓦尔斯量子阱子带跃迁。范德瓦尔斯量子阱天然形成于二维材料之中，得益于二维材料的原子清晰界面和异质结简易转移堆叠技术，范德瓦尔斯量子阱在克服散射界面限制和晶格匹配生长条件限制上拥有巨大潜力。作者利用德国neaspec公司的近场光学显微镜（neaSNOM, s-SNOM）以低于20 nm的空间分辨率实现了WSe2薄层量子阱子带吸收共振的近场光学纳米成像。并且，通过改变照明光子能量，作者实现了对不同厚度范德瓦尔斯量子阱的光谱方式分辨。此外，作者通过静电调控WSe2中的载流子浓度实现了对量子阱子带吸收强度的原位控制。后，作者在单个WSe2器件的价带和导带均实现了量子阱子带吸收，证明了二维材料子带吸收跃迁的普遍性。这项工作使得我们能够以单的电学或光学控制来实现二维材料量子阱子带跃迁，并且以全新的视角来设计新型的光电探测器、发光二管和激光光源等。该工作同时也证明了利用近场局域探针实现纳米尺度二维材料量子阱子带吸收共振光谱方式分辨的可行性。该工作近期发表在纳米领域杂志Nature Nanotechnology上，并作为封面刊出。图1：Nature Nanotechnology 2018年11月 13卷 11期封面艺术想象图为由层状TMD形成的光激发范德瓦尔斯层状结构 图2： 层状WSe2薄片红外吸收测量装置示意图和测量结果a) s-SNOM实验测量示意图； b) a图中虚线所示区域三阶谐振复合散射光信号值空间图，可以看到散射信号值随层数单调增加； c) 5层区域三阶谐振复合散射信号相位值（正比于样品的光学吸收强度）随背栅电压变化时域图，Eph=117meV；d) 不同层数区域散射信号相位值横截线，Eph=117meV；e) Eph=117meV入射光下，三阶谐振复合散射信号相位空间图，即空间吸收图；f）改变入射光能量为Eph=165meV，三阶谐振复合散射信号相位空间图。德国neaspec公司散射式近场光学显微镜（s-SNOM）具有的伪外差探测模块，可以利用参考镜对近场信号进行相位解调，从而实现强度（反射）和相位（吸收）的同时采集和成像。该研究小组通过德国neaspec公司的散射式近场光学显微镜neaSNOM配合可调谐中红外QCL激光器，对具有不同厚度的WSe2薄片进行了近场光学成像研究。从近场光学成像相位图（图2e和2f）中可以看出，对于117mV的光子能量，1层和5层区域表现出明显的吸收现象，而对于165 meV的光子能量，只有4层区域表现出明显的吸收现象。结合理论计算，作者发现，4层和5层WSe2量子阱空穴子带跃迁的能量分别靠近165meV和117meV的光子能量，所以它们的空间吸收图是观察到范德瓦尔斯量子阱子带跃迁的直接证据，而单层区域的显著吸收行为则来源于Drude吸收机制。通过改变背栅电压，作者发现吸收系数和载流子浓度呈正相关，并且在导带和价带均观察到了子带跃迁行为。该发现证明了设计基于范德瓦尔斯量子阱的红外探测器和激光光源的物理和技术可行性。同时，该研究也展示了德国neaspec公司的散射型近场光学显微镜在二维材料光学研究中的广阔应用前景。目前，Quantum Design中国北京实验室的德国neaspec超高分辨散射式近场光学显微镜neaSNOM设备，可提供8-11μm s-SNOM的成像功能以及650-2200cm?1 nanoFTIR近场光学光谱功能，为广大科研工作者提供更好的测试体验和技术支持。参考文献：Nano-imaging of intersubband transitions in van der Waals quantum wells, Nat. Nanotech. 13, 1035–1041(2018).In-plane anisotropic and ultra-low-loss polaritons in a natural van der Waals crystal, Nature. 562, 557–562 (2018).

p style=" white-space: normal text-indent: 2em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 时值芳春，德国南部小城瓦尔特布隆风光旖旎，安闲舒适。安捷伦液相色谱生产基地就坐落于此。不久前，仪器信息网特派小组(以下简称“特派小组”)应邀来到瓦尔特布隆，深度走访了安捷伦液相色谱生产基地——瓦尔特布隆工厂。该工厂是安捷伦在全球范围内最大的工厂，也是安捷伦“血统”最纯正的工厂之一，早在惠普时期就已建成，拥有超过40年的悠久历史。瓦尔特布隆工厂现有1000多名员工，安捷伦全部的液相色谱产品都从这里完成研发、生产和装箱，并发往全世界。 /span /p p style=" white-space: normal " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　作为科学仪器行业巨头之一，安捷伦是如何制造出世界级液相色谱仪的呢?下面就请大家跟随特派小组的脚步，一起来解密安捷伦液相色谱生产线的“成功秘笈”吧。 /span /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/85f0141e-ee4c-4a99-820f-0f24b8ca25f2.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" white-space: normal text-align: center " strong 安捷伦瓦尔特布隆工厂夜景 /strong /p p style=" white-space: normal text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 独特理念与工艺思维 /strong /span /p p style=" white-space: normal " 　　特派小组首先造访了“安捷伦客户与技术中心”，这是该中心全球首次对媒体开放。在这里，特派小组了解到了瓦尔特布隆工厂独特的设计理念和安捷伦团队强大的工艺管理思维。 /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/6d87e660-6404-4217-901a-06f73debadf5.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" white-space: normal " 　　 strong 从左到右：安捷伦中国公关经理刘力真，安捷伦液相分离事业部全球市场高级总监 Michael Frank博士, 安捷伦副总裁液相分离事业部总经理Stefan Schuette博士，安捷伦液相分离事业部全球资深研发总监Tom A. van de Goor博士，仪器信息网朱愿福，仪器信息网陈丽英，安捷伦液相分离事业部全球业务发展总监Helmut Schulenberg-Schell博士，安捷伦液相分离事业部质量高级总监Stephan Bayerbach，安捷伦液相分离事业部市场总监 Martin Vollmer, 安捷伦液相分离事业部产品经理Juan Liang-Schenkelberg /strong /p p style=" white-space: normal " 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " “与客户充分沟通”的设计理念 /span /p p style=" white-space: normal " 　　“安捷伦客户与技术中心”共三层。令人印象深刻的是，该中心一楼的全部空间仅供客户使用，包括演示中心、培训中心和客户活动中心。二楼是市场营销和技术支持中心，三楼则是硬件研发中心。据工作人员介绍，其设计理念是让R& amp D、产品市场人员与客户在同一栋楼里工作，不受地理位置的局限， span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 与客户面对面充分沟通，倾听到客户需求后可以在第一时间将客户的需求加入到产品研发中。 /span /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/51a553e9-86a0-43d9-ba9d-43f9465b8d85.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" white-space: normal " 　　此外，由更早建成的6座楼组成的瓦尔特布隆工厂也体现了这一设计理念，所有与液相色谱产品有关的部门都在一起办公，以保持与客户以及团队内部的高效沟通。 /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/595c8363-0d62-437a-bdb2-8ff05d7ae7fb.jpg" title=" 4.jpg" / /p p style=" white-space: normal " 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " “Positive Failure”工艺思维 /span /p p style=" white-space: normal " 　　安捷伦科技液相分离事业部全球市场高级总监 Michael Frank博士在介绍安捷伦瓦尔特布隆工厂的生产理念时说，以积极的态度对待失败和错误，是安捷伦团队最引以为豪的事，他们称之为 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " “Positive Failure”。 /span 因为在他们看来，出现错误就意味着还有可以改善、提高的空间，从而使整个生产流程更加完善和高效。而这种强大的生产流程和工艺管理思维， span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 是安捷伦能生产出世界顶级液相色谱仪的关键原因之一。 /span /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/f9db5fbb-259f-43cc-9006-2b2c9a448a4e.jpg" title=" 5.jpg" / /p p style=" white-space: normal text-align: center " strong 员工们正在讨论工作 /strong /p p style=" white-space: normal text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 安捷伦最重要的资产——工程师 /strong /span /p p style=" white-space: normal " 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 宝贵的工程师资源是安捷伦最重要的资产。 /span 特派小组随机采访了两位正在工作的工程师，他们分别在安捷伦工作了34年和45年。像他们一样在惠普时代就在这里工作的工程师还有很多，比如开发非常成功的HP 1100的工程师还在这里工作。一直以来，安捷伦的工程师们都非常了解用户的需求，他们所掌握的丰富工艺和经验使安捷伦液相色谱工艺技术得以在数十年里完好地延续，传承。此外，在这里工作的新员工需要先经过2年系统的职业培训，通过考核后才能正式上岗，其对于工程师培养的重视程度可见一斑。 /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/a87be5dc-e1a9-45d1-bc8c-fe1255eb32fb.jpg" title=" 6.jpg" / /p p style=" white-space: normal text-align: center " strong 安捷伦瓦尔特布隆的工程师们正在工作 /strong /p p style=" white-space: normal text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 德国工厂的精益生产 /strong /span /p p style=" white-space: normal " 　　物联网库存管理、全自动模块化生产、3D打印，不得不感叹这家老牌分析仪器制造商对于前沿工业科技的积极探索与运用，让人时刻感受到现代仪器制造的科技之美。 /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/6c5f7fc3-4889-41f5-aa55-0ad90ec9d8b2.jpg" title=" 7.jpg" / /p p style=" white-space: normal text-align: center " strong 安捷伦瓦尔特布隆工厂资深生产总监 Heiko Breckwoldt向特派小组介绍工厂生产理念 /strong /p p style=" white-space: normal " 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 物联网库存管理 /span /p p style=" white-space: normal " 　　当前，在全世界都在探讨物联网广阔前景的时候，安捷伦已经将其应用到零配件供应、生产库存管理之中。在这里， span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 每一个货架单元底部都装有重力传感器，并连接互联网。 /span 当货架单元里的零部件被取走时，相关的库存信息会被其零配件供应商合作伙伴通过网络实时看到，并自动生成订单。这时，安捷伦的供应商小伙伴们就会开车运送相应的零部件过来，补齐库存。安捷伦和供应商建立了很好的长期合作关系，大部分供应商也都是在德国南部，从惠普时代开始就一直合作到现在。整个过程完全省略了传统人工统计、做预算、下单、补货的繁琐流程。这样做的好处是，既消除了因库存缺货或过量积压而影响生产的风险，又节约了人力成本，同时还提升了生产效率。 /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/9cfac7e4-8da9-437e-95ca-9fb764641b76.jpg" title=" 15.jpg" / /p p style=" white-space: normal text-align: center " strong 零配件库存 /strong br/ /p p style=" white-space: normal " 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 全自动、模块化生产 /span /p p style=" white-space: normal " 　　还有一点不得不提，那就是整个 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 生产线自动化程度非常高。 /span 在这里， span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 几乎所有产品都是模块化的 /span ，单就液相色谱仪的模块就多达140个。不同的模块通过传送带传送，一步一步加工，组装，检测，装箱，经电梯运至陆运中心，全程不需手动。所有模块都可以同前代产品兼容，用户可以根据自己需求对产品进行个性化定制，从而降低用户成本。此外，拆卸、组装非常方便，便于工作人员和用户进行维修、维护。 /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/3995f668-cb99-4e38-8271-058ef09f84fc.jpg" title=" 9.jpg" / /p p style=" white-space: normal text-align: center " strong 瓦尔特布隆工厂的液相色谱生产线 /strong br/ /p p style=" white-space: normal " 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 3D打印技术的应用探索 /span /p p style=" white-space: normal " 　　此外，瓦尔特布隆工厂研发部门已开始采用3D打印技术来生产零部件，并投入研发使用。相信不远的未来，3D打印技术便能应用到大规模生产当中。届时，零部件生产成本将大幅降低，整个生产流程将迎来新的蜕变。 /p p style=" white-space: normal " 　　那么，这里的员工在工作时是什么样子呢?下面让我们一起看一段短片感受下吧~ /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=CC8B4A66228117559C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=490& playerid=2BE2CA2D6C183770& playertype=1" type=" text/javascript" /script p style=" white-space: normal text-indent: 0em text-align: center " strong style=" color: rgb(255, 0, 0) text-align: center " 极度重视产品质量 /strong /p p style=" white-space: normal " 　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 　安捷伦非常重视产品质量，认为好的产品质量是给用户最好的回报。 /span 据安捷伦液相分离事业部质量高级总监Stephan Bayerbach介绍， span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 安捷伦的质量工程最关注三件事：一是安全 二是可靠 三是满足法规要求。 /span 具体的考察维度包括功能性、性能表现、可靠性、服务性(如便于拆卸、维修等)、法规依从性等等。“我们考察这些的目标是确保产品在生命周期里面能够承受住一些极端的情况，包括温度、湿度、重复性、震动、跌落等。这些测试不仅在安捷伦内部进行，还会送到一些权威第三方机构进行，如TUV、CSA等。” Stephan说到。 /p p style=" white-space: normal " 　　Stephan还给特派小组科普了产品生命周期的整个过程，产品生命周期首先是从用户需求(User Needs)开始的，然后经设计输入(Design Input)，设计实施(Design Process)，设计输出(Design Output)，最终形成产品(Product)。期间要进行可行性测试(Feasibility testing)、预验证测试(pre-verification testing)、验证测试(verification testing)、有效性测试(Validation testing)一系列严格的测试。 /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/b6368ae0-2671-4770-a248-c257df183cce.jpg" title=" 10.jpg" / /p p style=" white-space: normal text-align: center " strong 安捷伦液相色谱产品可靠性测试区 /strong /p p style=" white-space: normal text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 产品线覆盖高、中、低，重视中国市场需求 /strong /span /p p style=" white-space: normal " 　　开篇提到，瓦尔特布隆工厂拥有超过40年的液相色谱研发制造历史。在这40多年里，从惠普时代的第一台液相色谱仪HP 1010，到历史上最成功的液相色谱仪之一HP 1100，再到如今大名鼎鼎的1200系列，瓦尔特布隆工厂为全世界奉献了众多明星产品。今年1200系列屡获殊荣：1260 Infinity II Prime液相色谱获得2018年度科学家选择奖 Agilent 1290 Infinity II制备型液相色谱则在刚闭幕不久的第十二届中国科学仪器发展年会上获得2017年度优秀新产品。 /p p style=" white-space: normal " 　　如今，安捷伦拥有1220 Infinity II LC1220、1260 Infinity II LC、1260 Infinity II Prime LC、1290 Infinity II LC一系列涵盖整体式和模块式色谱仪的丰富产品线，与安捷伦色谱柱产品一同构筑成崭新的Infinity Lab品牌。 /p p style=" white-space: normal text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/7c4422ba-4df0-4ece-9e27-7cf70ffd051e.jpg" title=" 11.jpg" / /p p style=" white-space: normal " 　　值得一提的是，安捷伦非常重视中国市场。针对中国用户的需求，安捷伦推出了多款创新产品，如率先推出二维液相色谱仪处于非常领先的地位，去年推出的Infinity1290 Preparative制备型液相色谱仪也在中国取得了很好的成绩，此外还有1260 Infinity分析型超临界流体色谱(SFC)系统。 /p p style=" white-space: normal " 　　据安捷伦液相分离事业部市场总监Martin Vollmer介绍， span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 更好地支持中国市场是安捷伦的公司战略之一。 /span 原因在于，一方面中国市场业务量已经非常庞大，另一方面通过满足中国市场不断涌现出的一些新需求可以帮助安捷伦更好的服务全球其他地区客户。 /p p style=" white-space: normal " 　　 strong 附：安捷伦历代液相色谱产品。 /strong /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　1973 HP 1010——500kg,57um填料 /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　1976 HP 1084——第一台带有自动进样器和信号放大器的HPLC /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　1982 HP 1040——第一台带有二极管阵列检测器(DAD)和计算机(3MHz,32KB RAM,500KB disk!)的HPLC /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　1983 HP 1090——第一台使用窄孔柱的HPLC(200um/min,至今仍有客户在使用) /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　1988 HP 1050——第一台模块化HPLC，可选配二极管阵列检测器(DAD)、可变波长扫描紫外检测器(VWD)、多波长检测器(MWD) /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　1995 HP 1100——迄今为止最成功的液相色谱仪 /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　2006 1200系列——第一台快速解析液相色谱仪，DAD检测速率首次达到80Hz /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　2009 1290 Infinity LC——市场上第一台1200 bar UHPLC /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　2010 1260 Infinity LC——使600 bar成为行业标准 /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　2012 1290 Infinity 2DLC——第一台商用的全二维液相色谱系统 /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　2014 1290 Infinity II LC——性能全面大幅提升 /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　2016 1220/1260 Infinity II LC——将1290的技术融入进来 /span /p p style=" white-space: normal " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 　　2017 1260 Infinity II Prime LC——压力提升至800 bar，搭载安捷伦智能系统模拟技术(ISET)。 /span /p

【科学背景】镜像孪晶界（MTBs）指的是在MoS2等材料中，两个相邻单层晶体通过精确的60°旋转形成的镜像反射结构。这种特殊的结构不仅具有稳定性，还被理论预测具有一维电子态的特性，可能展现出与传统二维材料不同的电子传输性质。然而，过去对MTBs的研究主要局限于小尺寸晶体和非控制条件下的实验，这限制了其在实际应用中的潜力发挥。因此，韩国浦项科技大学Moon-Ho Jo教授团队联合通过确定性的外延生长，成功地实现了可扩展的MTBs结构，并验证了其作为一维金属性质的稳定性和可靠性。这一研究不仅扩展了对MTBs电子性质的理解，还为将其应用于二维电子电路中提供了新的合成途径。在研究的过程中，研究团队不仅实现了对MTBs结构的精确控制，还探索了其作为电子元件中的潜在应用，如利用MTBs作为接触和互连的可能性。通过将MTBs集成到二维场效应晶体管（FETs）中，他们成功地展示了在低功耗逻辑电路中的先进性能。【科学亮点】（1）实验首次利用位置控制的外延生长技术，在原子厚的范德瓦尔斯半导体中实现了确定性MoS2镜像孪晶界（MTBs），并将其作为一维门的局部应用。（2）实验通过简单的直流测量验证了这些MTBs在室温下作为稳健的一维欧姆导体的金属性质，证实其在单个和网络水平上的大规模应用潜力。此外，作者报道了将外延MTBs集成为原子尺度的门，构建vdW异质结场效应晶体管（FETs）的成功案例。【科学图文】图1 | 在外延范德华硫化钼MoS2 单层ML双晶中的镜像孪晶MTB。图2 | 范德华vDW MoS2 单层ML双晶中，1D外延金属网络。图3 | 通过位置控制成核设计的1D外延金属网络几何结构。图4 | 具有MoS2镜像孪晶界MTB作为1D局域栅的场效应晶体管field-effect transistors，FET。【科学启迪】在本研究中，作者首次通过位置控制的外延方法成功实现了确定性的MoS2镜像孪晶界（MTBs），这些MTBs表现出显著的一维金属性质。通过简单的直流测量，作者验证了这些MTBs在室温下作为稳健的一维欧姆导体的能力，展示了其在电路长度尺度上的金属性质。此外，作者还将这些MTBs成功集成为一维门，构建了集成的二维场效应晶体管（FETs），并在单个和阵列FETs中展示了其在低功耗逻辑电路中的优异性能。这些研究成果不仅为利用范德瓦尔斯半导体中的MTBs构建高效电子器件提供了新的合成途径，还展示了在实现大面积单晶生长方面的潜力。未来，通过更精确地控制晶体纹理的大小、位置和取向序列，作者有望进一步推动创新的二维电子电路设计，利用MTBs作为关键的接触和互连元件，从而实现更高效、更紧凑的电子器件。这些发现不仅对范德瓦尔斯材料的工程设计具有重要意义，还为下一代电子技术的发展开辟了新的可能性。原文详情：Ahn, H., Moon, G., Jung, Hg. et al. Integrated 1D epitaxial mirror twin boundaries for ultrascaled 2D MoS2 field-effect transistors. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01706-1

KRüSS带你解读卡布奇诺泡沫的秘密 卡布奇诺咖啡是一种在褐色的 咖啡液上淋上以蒸汽起泡的牛奶，奶白色的牛奶泡沫漂浮在褐色的咖啡上形成不同的图案的泡沫咖啡。该咖啡要求所用的牛奶具有良好的起泡效果，奶泡细腻，稳定性好，奶香浓郁，口感柔和。 牛奶含有蛋白质，作为天然表面活性剂，它可以促进脂肪-水乳液的稳定性以及泡沫的形成。可将各种类型的牛奶用在饮料上产生泡沫，其中泡沫的含量及其稳定性取决于牛奶的性质。一、测试方法 我们使用KRüSS DFA100动态泡沫分析仪研究了5℃~60℃条件下四种不同类型牛奶（巴氏杀菌牛奶和UHT牛奶，分别含1.5％和3.5％脂肪）的起泡性和泡沫稳定性，两者都取决于牛奶的类型和温度。另外，根据气泡尺寸和分布分析了泡沫结构。图1. DFA-泡沫结构模块二、测试结果1. 起泡性分析图2. 泡沫最大高度随温度变化的曲线 在低温下，UHT牛奶比巴氏杀菌牛奶更容易起泡，而半脱脂牛奶比全脂牛奶起泡性好。在较高温度下，所有类型牛奶都易于起泡，样品之间的差异也逐渐消除。 从图中可以明显看出一种异常现象，即在25°C时，四种牛奶的发泡性最差，可认为在25℃时，半结晶的结构化脂肪球对泡沫形成具有负面影响。2. 泡沫稳定性分析 泡沫稳定性表现出了类似的温度依赖性，在低温下，UHT牛奶比巴氏杀菌牛奶稳定性好。虽然四种牛奶在40℃下形成的泡沫高度几乎相同（图2），但在该温度下的稳定性主要受脂肪含量的影响。随着温度继续升高，脂肪不再影响起泡性和泡沫稳定性。图3.用半衰期评价泡沫稳定性随时间的变化3. 泡沫结构图4.泡沫结构 奥斯特瓦尔德熟化是泡沫衰变中的加速机制，取决于大泡沫和小泡沫之间的压力差异。当小气泡的数量随时间减少时，大气泡逐渐变大。泡沫越均匀，气泡之间的压力差越小，奥斯特瓦尔德熟化过程越慢。 对于泡沫结构的评估，通常从两方面考虑：消费者通常喜欢小尺寸，均质的牛奶泡沫；其次，稳定性还取决于气泡尺寸和尺寸分布。 根据泡沫高度测量，UHT牛奶（3.5％脂肪）在40℃产生的泡沫最稳定，对泡沫结构的研究发现，最小的气泡与平均气泡尺寸的标准偏差越小，均匀性越好。UHT牛奶（1.5％脂肪）的泡沫在衰变测量中比较不稳定，发泡后产生的气泡较大，均匀性比较差。1800s之后的结构衰变中显示了两个样品之间的稳定性差异。三、总结 我们研究了温度对牛奶泡沫起泡性和泡沫稳定性的影响。25℃时，牛奶泡沫的稳定性和起泡性最差。从泡沫产生中可以得到如下的经验：1，理想情况下，牛奶应该直接从冰箱中冷冻或者加热状态下起泡，室温下的牛奶不适用于直接起泡；2，低脂产品比全脂牛奶更有利，UHT牛奶比巴氏杀菌牛奶更适合低温起泡；3，UHT全脂牛奶在温度稍高时，可以产生大量均匀稳定的泡沫。来源：1. KRüSS Application reports 274；2. S. Kamath, T. Huppertz, A.V. Houlihan, H. Deeth, The influence of temperature on the foaming of milk, International Dairy Journal 18 (2008) 994–1002.

一、 neaspec推出全新一代纳米光谱与成像系统neaSCOPE系列产品 近期，全球知名纳米显微镜领域制造商neaspec推出了纳米光学显微镜neaSCOPE全新一代系列产品，加载了全新技术，拓展了产品功能，以满足客户多样的实验需求。neaSCOPE是基于针增强的纳米成像和光谱，以应用为目的，满足客户在科学，工程和工业研究等不同领域的科研需求。由于其高度的可靠性和可重复性，neaSCOPE已成为纳米光学领域热点研究方向的科研设备，在等离子激元、二维材料声子化、半导体载流子浓度分布、生物材料红外表征、电子激发及衰减过程等众多研究方向得到了许多重要科研成果。neaSCOPE技术特点和优势包括：♢ 行业的针增强技术，高质量的纳米分析实验数据。♢ 采用模块化设计，针对用户的实验需求量身定制配置，同时兼顾未来的升需求，无需重复购置主机。♢ 软件使用方便，提供交互式用户引导功能，让新用户也能快速上手。流程化的软件界面，逐步引导用户轻松完成实验操作。♢ 功能多样、可靠性高，已得到大量发表文章的印证，在纳米光学领域有很深的影响力，是国内外实验室的头号选择。二、neaSCOPE全新一代产品型号 IR-neaSCOPE：基于AFM 针的激光诱导光热膨胀的纳米红外成像和光谱。IR-neaSCOPE可测量纳米红外吸收谱。该设备利用AFM-IR机械信号来检测样品中激光诱导的光热膨胀。IR-neaSCOPE无需红外探测器和光学干涉仪，为热膨胀系数大的样品（如聚合物、生物材料等）提供了一种经济高效的纳米红外成像及光谱研究的解决方案。IR-neaSCOPE提供红外吸收成像，点光谱和高光谱成像，并可升到IR-neaSCOPE+s，拓展更多功能，实现更多种类材料的研究。♢ 将样品的光学与机械性质有效地去耦，实现无伪影的吸收测量。♢ 将激光地聚焦在探针上，实现优化条件下对样品的无损表征。♢ 互动式软件界面，帮助新用户直接上手，获取高质量数据。IR-neaSCOPE+s：探测商用AFM针的弹性散射光，实现纳米红外成像和光谱。IR-neaSCOPE+s能实现10 nm空间分辨率的化学分析和电磁场成像。该设备利用先进的近场光学显微镜技术来测量红外吸收和反射率，以及局部电磁场的振幅和相位。设备支持红外纳米成像、点光谱、高光谱、以及纳米 FTIR，可使用CW照明源，宽波激光器，以及同步辐射源。IR-neaSCOPE+s在有机和无机材料分析方面具有广泛的应用案例以及特殊的近场表征手段，如定量s-SNOM或亚表面分析。♢ 同时探测样品吸收和反射，适用于各类型材料。♢ 快速可靠的s-SNOM成像和光谱系统，在不影响数据质量的情况下实现高效数据产出。♢ 结合多光路设计和多项技术，实现大量选配功能（纳米 FTIR、透射、底部照明、光电流等）。...… VIS-neaSCOPE+s：局部电磁场偏振分辨的近场成像（振幅和相位）。VIS-neaSCOPE+s优化了可见光波长范围内的振幅和相位的矢量场成像。利用的s-SNOM技术实现对等离子体纳米结构和波导结构的近场成像和光谱研究。VIS-neaSCOPE+s提供灵活的光路配置，能够进行偏振测量、侧面和底部照明。同时支持升纳米FTIR 和TERS功能。♢ 检测局域电磁场的振幅和相位，实现对波衰减、模场和色散的全面表征。♢ 有的100%无背景检测技术和稳定的无像差对焦，保证在可见光全波数范围内的实验结果。♢ 灵活的光路选配，可将光源聚焦到样品或探针上，适用于等离子体不同的研究方向。 THz-neaSCOPE+s：纳米尺度太赫兹 （THz） 近场成像和光谱多功能平台。THz-neaSCOPE+s可在纳米尺度上实现太赫兹成像和光谱。该设备基于完全集成的紧凑型 THz-TDS 系统，可直接用于半导体纳米结构、二维纳米材料和新型复合材料系统的电导率研究。THz-neaSCOPE+s同时支持用户自由耦合太赫兹和亚太赫兹源，并集成了市面上SPM仪器中的软件界面，是强大的纳米太赫兹分析仪器。 ♢ 全反射光路，大程度上兼容宽波和单波太赫兹源，覆盖全部光谱范围。♢ 模块化设计和多光束路径设计，支持多种分析功能，包括光电流、泵浦以及纳米FTIR。♢ 基于THz-TDS 技术，实现紧凑且完全集成的太赫兹纳米光谱。 IR-neaSCOPE+fs：10 fs 时间分辨率和 10 nm 空间分辨率的超快泵浦光谱。IR-neaSCOPE+fs实现了泵浦光谱空间分辨率的突破。设备基于纳米FTIR 的fs激光系统，提供完全集成的硬件和软件系统，实现纳米的时间动态研究。该系统具备有的双光路设计、无色散光学元件、以及可选配的SDK，兼容各种泵浦激光器，使用成熟的高功率实验配置进行突破性的超快研究。♢ 完全集成的系统，帮助用户免于复杂的设备调试，专注于研究本身。♢ 无芯片的光学元件进行光聚焦和收集达到大时间分辨率。♢ 灵活的硬件和软件界面，可根据客户实验需求定制。 IR-neaSCOPE+TERs：nano-FTIR与nano-PL和TERS相结合，突破性的纳米尺度光谱探测技术。IR-neaSCOPE+TERs将纳米FTIR与针增强拉曼TERS和光致发光（PL）光谱相结合，在同一显微镜内利用弹性和非弹性散射光同时进行表征。该系统通过简单的光路校准可实现互补的红外光和可见光散射，可使用商用镀金的AFM探针进行稳定的纳米拉曼和PL表征。 ♢ 模块化设计和多光路设计，实现AFM探针在同一位置的纳米FTIR和纳米拉曼/PL光谱。♢ 通过简单的光路校准收集AFM探针针的强弹性散射光。♢ 使用商用AFM探针获得大 TERS 信号。♢ 优化的软件数据收集处理，在同一用户界面进行所有测量。 cryo-neaSCOPE+xs：超低温环境纳米光学成像和光谱。cryo-neaSCOPE+xs可在端低温下实现近场光学纳米成像和纳米光谱。该设备可获得高质量的近场信号，且支持可见光、红外光、以及太赫兹源。因此，该系统可实现10 K以下不同能相关的研究。cryo-neaSCOPE+xs 基于全自动干式低温恒温器，无需液氦。该系统同时具备共聚焦以及接电功能，以实现低温条件下的多功能研究。♢ 的s-SNOM和纳米FTIR技术，实现低温下纳米光学分析，温度低至10K。♢ 使用neaspec 照明和检测模块，兼容红外到太赫兹光源，应用领域广泛。♢ 使用全自动闭式循环高真空干式低温恒温器，降温速度快，使用成本低。 三、背景简介neaspec创立于2007年，起源于德国马克斯普朗克研究所，因其在纳米分析领域的一系列突破性技术而受到广泛关注。neaspec和Quantum Design结为全球战略合作伙伴，并于2013年次引入中国。产品经过多次升换代，设备的各方面性能均已达到高度优化。目前在国内的用户包括清华大学、北京大学、中国科学技术大学、中山大学、中科院诸研究所等高校和研究所。此次升使得系统在软件用户交互性、模块化、后续升兼容性方面具有更大的提升。 四、应用案例1. Nature: 双层旋转的范德瓦尔斯材料中的拓扑化激元和光学魔角 相关产品：IR-neaSCOPE+s 2018年W. Ma等在Nature报道了范德瓦尔斯材料α-MoO3 中的面内双曲声子化激元的重要发现。2020年6月，G.W. Hu等在此基础上通过理论预测并在实验上证实了双层旋转范德瓦尔斯材料α-MoO3体系，可以实现由转角控制的声子化激元从双曲到椭圆能带间的拓扑变换。在这个变换角附近，光学能带变成平带，从而实现激元的直线无衍射传播。类比于双层旋转石墨烯中的电子在费米面的平带，作者因此将这一转角命名为光学魔角。 研究中作者采用散射型近场光学显微镜（s-SNOM）对双层α-MoO3 旋转体系进行扫描测试。实验结果显示，在接近魔角时，光学能带变平，声子化激元沿直线无衍射传播。此外，通过测试不同转角的双层体系，作者成功观测到在不同频段大幅可调的低损耗拓扑转换和光学魔角。这一重要发现奠定了“转角光子学”的基础，为光学能带调制、纳米光操控和超低损耗量子光学开辟了新的途径，同时也衍生出“转角化激元”这一重要分支研究方向，为进一步发展“转角声学”或“转角微波系统”提供了重要的线索和启发。（引自：中国光学-公众号，2020年6月11日《Nature：光学魔角！二维材料转角遇见光》） 【参考】 Topological polaritons and photonic magic angles in twisted α-MoO3 bilayers. Nature, 2020, 582, 209-213.2. Nature: 天然双曲材料的声子化研究 相关产品：IR-neaSCOPE+s W. Ma在自然材料体系（α-MoO3）中观察到在平面内各项异性传播的声子化激元，包括传播速度不同的平面椭圆型和单向传播的平面双曲型声子化激元；并发现了在α-MoO3中支持的声子化激元具有低的损耗。实验发现，α相三氧化钼在两个光谱范围内存在两个剩余射线带，声子化激元的传播行为在两个剩余射线带内表现出不同的性质。在低剩余射线带内，α相三氧化钼可以在中红外波段支持双曲型声子化激元，也就是说声子化激元仅沿一个方向传播([001]方向)，在垂直方向[100]的传播完全被抑制，这种化激元有多种具吸引力的性质，它具有强的场局域特性，可以支持厚度可调节的波导模式，并且损耗低。而在另外一个剩余射线带内,α相三氧化钼在中红外波段支持椭圆型声子化激元,化激元沿着[001]和垂直方向[100]以不同的波长进行传播，这种化激元传播寿命高达约8 ±1 ps，远高于目前已知的高寿命。研究进一步促进了光学器件的微型化和多元的调制特性，并且再次证明自然材料中仍然具有无穷的挖掘潜力。 【参考】 In-plane anisotropic and ultra-low-loss polaritons in a natural van der Waals crystal. Nature, 2018, 562, 557–562. 3. 纳米空间分辨超快光谱和成像系统在范德瓦尔斯半导体研究中的应用 相关产品：IR-neaSCOPE+fs近年来，范德瓦尔斯（vdW）材料中的表面化激元(SP)研究，例如等离化激元、声子化激元、激子化激元以及其他形式化激元等，受到了广大科研工作者的关注，成为了低维材料领域纳米光学研究的热点。其中，范德瓦尔斯原子层状晶体存在特的激子化激元，可诱导可见光到太赫兹广阔电磁频谱范围内的光学波导。同时，具有较强的激子共振可以实现非热刺激（包括静电门控和光激发）的光波导调控。2020年7月，美国哥伦比亚大学Aaron J. Sternbach和D.N. Basov教授等研究者在Nature Communications上发表了题为：“Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides”的研究文章。研究者以范德瓦尔斯半导体中的WSe2材料为例，利用德国neaspec公司的纳米空间分辨超快光谱和成像系统，通过飞秒激光激发研究了WSe2材料中光波导在空间和时间中的电场分布，并成功提取了飞秒光激发后光学常数的时间演化关系。同时，研究者也通过监视波导模式的相速度，探测了WSe2材料中受激非相干的A-exciton漂白和相干的光学斯塔克（Stark）位移。【参考】 Aaron J. Sternbach et.al. Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides, Nature Communications, 11, 3567 (2020) 4. ACS Nano：光致发光、拉曼、近场光学同步测量技术揭示二维合金材料新特性 相关产品：IR-neaSCOPE+TERs 单层异质结构的应用潜力直接受到材料内在和外在的缺陷影响。乔治亚大学的研究人员在Abate教授的带领下，利用neaSNOM散射式近场光学显微镜，研究了二维（2D）单层合金光致氧化过程中纳米尺度下的奇异界面现象。他们发现界面张力可以通过建立稳定的局部势阱来集中本征激子，从而实现高的热稳定性和光降解稳定性。该实验结果由neaspec公司特的nano-PL / Raman和s-SNOM同步测量技术所采集，并已发表在ACS NANO中。在实验中，作者合成了由单层面内MoS2-WS2异质结构制成的2D纳米晶体，这些晶体在富Mo的内部区域和富W的外部区域间，显示出了较强的纳米合金界面。在针增强照明刺激下（100天），作者进一步观察到，光降解过程中界面的激子稳定性、局域性和不均匀性。得益于高度敏感的s-SNOM成像技术，作者探测到富W的外部区域的反射率出现急剧下降。该反射率始于晶体边缘，并随时间向内传播。在同一样品区域获得的高光谱纳米光致发光（nano-PL）图像显示，W氧化相关的激子的猝灭会遵循与s-SNOM相同的模式（在边缘开始并向内传播）。值得注意的是，合金界面的内部区域表现出了强大的抗氧化能力。即使在光降解100天后，它仍具有很强的s-SNOM信噪比和未淬灭的nano-PL信号。为了进一步研究结构变化，作者使用nano-PL进行了增强拉曼高光谱纳米成像测量，并在同一扫描区域的每个像素处获取了空间和光谱信息。实验结果表明，在整个晶体的光降解过程中，WS2拉曼峰逐渐消失，而在内部区域中的MoS2仍然存在。该结果表明在相同的环境条件、同一显微镜下测量相同的晶体，由于热诱导的合金和基底晶格常数的不匹配，导致光氧化与局部应变存在一定的关联。而合金界面可防止该应变传播到内部区域，从而防止其降解。 【参考】 Photodegradation Protection in 2D In-Plane Heterostructures Revealed by Hyperspectral Nanoimaging: The Role of Nanointerface 2D Alloys. ACS Nano 2021, 15, 2, 2447–2457. 5. Cryo-SNOM低温近场在氧化物界面的新应用 相关产品：cryo-neaSCOPE+xs 氧化物界面处的二维电子体系（2DES）做为一个特的平台，将典型复合氧化物、强电子相关的物理特性以及由2DES有限厚度引起的量子限域集成于一体。这些特的性质使其在电子态对称性、载流子的有效质量和其它物理特性方面与普通半导体异质结截然不同，可以产生不同于以往的新现象。然而氧化物界面多掩埋于物质间使其难以探测，为探究其局限2DES需要一个无创并且具有很高空间分辨率的表征技术，如果还能提供一个较宽范围内温度变化的平台将大地推进该领域的研究。通常光学显微镜可用于上述研究，其中，远场的探测技术由于受到波长和衍射限的限制缺乏空间分辨率，而红外波段的光束探测传导电子的Drude反应分辨率仅有几个微米的量，无法满足测试需求，而利用散射式近场光学显微镜(s-SNOM)可以克服这一限制，使其具有10-20 nm的空间分辨率并获得光响应信号中的强度和相位信息。近期，Alexey B. Kuzmenko团队在Nat. Commun.上获得新进展，他们利用s-SNOM来研究从室温下降到6K时LaAlO3/SrTiO3界面的变化情况，从近场光学信号，特别是其中的相位分量信息可以看出对于界面处的电子系统的输运性质具有其高的光学敏感度。这一模型说明了2DES敏感性来源于AFM针和耦合离子声子模型在很小穿透深度下的相互作用，并且该模型可以定量地将光信号的变化与冷却和静电选通控引起的2DES传输特性的变化相关联，从而提供操控光学信息的有效手段。从利用s-SNOM得到的实验结果和建立的模型结果来看，二者之间具有很好的拟合，这一结果说明了电子声子相互作用对于在零动量时的表面声子离子模型的散射化吸收具有至关重要的作用。【参考】 High sensitivity variable-temperature infrared nanoscopy of conducting oxide interfaces. Nature Communications 2019, 10, 2774. 6. Science：近场太赫兹光电流-石墨烯等离子体在近费米速度传播下的非局域量子效应 相关产品：THz-neaSCOPE+s西班牙光子科学研究所（ICFO）的 Marco Polini教授和Frank H. L.Koppens教授在《Science》上发表了题为：Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics的文章。 在本篇文章中，研究者利用散射式近场光学手段，对石墨烯-(h-NB)-金属复合体系表面进行了纳米尺度下的精细扫描，由此观测到了太赫兹波段下的石墨烯等离子体以近费米速度进行传播。研究发现，在慢的速度（数百倍低于光速）下，石墨烯等离子的非局域响应得以探测，通过近场成像能够以无参数匹配手段清晰地揭示无质量的Dirac电子气体的量子描述，进而展示了三种类型的非局域量子效应，即单粒子速率匹配，相互增强费米速率和相互减弱压缩性。通过该近场光学的研究方法，研究者终提供了确定电子体系的全时空反应的新途径。 【参考】 Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics. Science 2017, 357, 187. 五、部分发表文章[1]. Nature (2021) 596, 362[2]. Science (2021) 371, 617[3]. Nature Physics (2021) 17, 1162[4]. Nature Phot. (2021) 15, 594[5]. Nature Chem. (2021) 13, 730[6]. Nature (2020) 582, 209[7]. Nature Phot. (2020) 15, 197[8]. Nature Nanotech. (2020) 15, 941[9]. Nature Mater. (2020) 19, 1307[10]. Nature Mater. (2020) 19, 964[11]. Nature Phys. (2020) 16, 631[12]. Nature (2018) 562, 557 [13]. Nature (2018) 359, 892[14]. Science (2018) 362, 1153 [15]. Science (2018) 361, 6406 [16]. Science (2018) 359, 892[17]. Science (2017) 357, 187[18]. Science (2014) 344, 1369[19]. Science (2014) 343, 1125

【科学背景】随着室温超薄铁电材料的出现，包括氧化铪、钙钛矿氧化物和范德瓦尔斯（vdW）材料，科学界开始关注这些材料带来的新颖性和潜在应用。这些超薄铁电材料的出现挑战了长期以来对铁电性的关键尺寸效应的认识，为开发微型铁电器件并将其集成到现代半导体技术中提供了新的机遇。电容效应通过应变梯度和电极化的耦合来操纵铁电性质，而无需外部电压。这一效应的引入使得铁电材料的控制变得更加灵活，并有望在低维系统中发挥更大的作用。然而，尽管已经取得了一些进展，但到目前为止，在铁电材料中广泛实施柔电控制仍然比预期中少见。其中一个主要问题是机械开关路径通常被限制为单一或固定方向，导致了柔电控制的缺陷。为了克服这些挑战，中国科大合肥微尺度物质科学国家研究中心曾华凌教授课题组和云南师范大学付召明教授合作通过使用范德瓦尔斯材料的固有柔性，利用纳米尖印压技术在超薄铁电材料CuInP2S6（CIPS）中实现了任意极化反转和人工域工程。相关研究在“Nature Communications”期刊上发表了题为“Reversible flexoelectric domain engineering at the nanoscale in van der Waals ferroelectrics”的最新论文。他们观察到，在纳米尺度下施加压力后，CIPS的形态经历了一种延展变形，这种软变形导致了双向柔电场的产生，从而使CIPS的极化可以双向反转。通过控制施加的尖端力，他们还能够实现不同形状的纳米域的选择性生成，并且可以观察到铁电域的转变。【科学亮点】(1) 本研究首次通过尖端印压技术在超薄铁电材料CuInP2S6（CIPS）中实现了任意极化反转和人工域工程。与传统体材料中的硬接触情况不同，本研究利用原子力显微镜（AFM）尖端在纳米尺度下施加压力，观察到CIPS的形态经历了延展变形。(2) 实验结果显示，CIPS的软变形归因于其vdW材料的固有柔性，并产生了一个双向柔电场，使得CIPS的极化可以以双向方式反转。通过该技术，研究人员成功在预极化样品中选择性地生成了不同形状的纳米域，如点和环。(3) 进一步的研究表明，通过施加不同的尖端力以反转向下的铁电域，可以观察到三叶域向环域的转变，表明CIPS中存在面内各向异性的柔性。【科学图文】图1：二维材料中铁电极化力学双向调控策略演示。图2. 二维CuInP2S6中可逆无损挠曲电调控的演示。图3. 载荷力对极化和域的影响。图4：超薄CuInP2S6中的瞬态柔电控制。图5：任意柔电域工程。【科学结论】本研究提出了一种机械方法，可在纳米尺度上实现二维铁电材料中铁电极化的任意控制。通过利用超薄铁电材料中的面内各向异性柔性，并通过巨大的柔电场实现了独特的高极化铁电态。这一发现为利用机械手段在二维极限下可靠地切换铁电极化提供了新途径。作者的结果揭示了柔电控制在切换超薄铁电材料中复杂铁电性方面的高效性，同时为探索铁电性相关的新功能提供了有力支持。此外，实现的大应变梯度还为研究机械控制二维材料的电子、光学和磁学性质提供了重要机会。这些发现有望推动铁电材料在新型电子器件、光学器件以及磁学器件方面的应用，并促进了对超薄铁电材料的深入理解和开发。原文详情：Liu, H., Lai, Q., Fu, J. et al. Reversible flexoelectric domain engineering at the nanoscale in van der Waals ferroelectrics. Nat Commun 15, 4556 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-48892-z

单个二维层之间的弱范德华（vdW）相互作用为探索二维准粒子行为提供了一个特有的平台。特别是通过堆叠具有精确角度取向的两个单层，可以创建莫尔系统。高磁场中激子/库伯对/极化激元等准粒子的磁相互作用揭示了隐藏的物理机制，加速了磁电、光电子和量子光子器件的进一步应用发展。这些物理机制的研究通常需要进行低温量子通信测试及磁光光谱测试等。德国attocube公司研发的低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY系统可有效结合矢量磁体、低温物镜（LT-APO）和attoAFMI，且具有无液氦、超低振动、超高温度稳定性等优异的性能，已成为低温低维材料研究的有力工具。量子通信的平坦地带单光子是应用于光子量子信息的重要资源。迄今为止探索的许多量子发射器平台中，新兴的二维材料系统有可能成为工程量子光源的低成本和可扩展平台。近期，TobiasHeindel小组（德国柏林理工大学）与ChristianSchneider小组（德国卡尔冯奥西茨基大学）合作发表了一项研究，该研究对基于WSe2单层的单光子源在量子安全通信中的部署进行了基准测试。在他们的量子密钥分布实验中，全自动操控的attoDRY800桌面式光学低温恒温系统为原子层薄的量子光源低温操作提供了一个可靠的平台。研究发现二维材料适用于量子密钥分发，其性能很容易与其他材料平台竞争[1]。图1：WSe2单光子源与以前的量子密钥分布实验结果对比。黑色曲线（实线）显示基于WSe2的源通过时间滤波进行优化的情况下的预期性能。范德瓦尔材料的多铁性多铁性材料中铁磁性和铁电有序的共存使这些材料有望成为下一代存储器件的候选材料。由多个中国课题组合作研究了范德华（vdW）多铁性CuCrP2S6材料，并在其中发现了具有相同易轴的平面内电各向异性和磁各向异性。中国人民大学的程志海教授课题组利用attoDRY2100全自动低震动无液氦磁体系统内部具有压电响应显微镜（PFM）的attoAFMI显微镜进行了PFM测量，表明平面外电偶极子来源于反铁电畴壁。研究发现可以通过电场、磁场和温度操纵CuCrP2S6中的磁振子[2]，证明范德瓦尔多铁性材料在低功耗和高密度非易失性存储器中的应用潜力。图2：通过PFM在T=2K下获得的CuCrP2S6晶体块的相位-电压磁滞回线。莫尔超晶格中的激子极化激元光学指纹二维莫尔材料为研究强相关电子态提供了一个高度可调谐的平台。这种涌现的多体现象可以在通过堆叠两层过渡金属二硫族化合物半导体产生的莫尔条纹系统中进行光学探测：光学注入的激子可以与占据窄莫尔能带的流动载流子相互作用，形成对强相关性敏感的激子极化激元。BrianGerardot（英国赫瑞-瓦特大学）的小组研究了由莫尔超晶格局域化的费米海修饰的激子的行为。使用attoDRY1000-低震动无液氦磁体系统进行变温磁光光谱测量，确定了在强相关电子态的情况下激子极化子的性质，并揭示了MoSe2/WSe2平台的丰富潜力，用于研究费米-哈伯德和玻色-哈伯德物理。图3：MoSe2/WSe2二维莫尔材料中，5T外置磁场下的偏置电压调控光学信号的变化。无液氦低温强磁场CFM/AFM/Raman显微镜主要技术特点：☛ 闭路可循环系统，无需液氦☛ 独特设计，超低震动（0.12nmRMS）☛ 温度范围：1.7K-300K☛ 磁场强度：9T,12T,9/3T，9/1/1T矢量磁体☛ 多功能测量平台：RAMAN/AFM/MFM/PFM/ct-AFM/CFM☛ 超高温度稳定性：☛ 顶部进样，温度与磁场全自动控制，触摸屏控制☛ 应用范围：量子光学、二维材料光谱、拉曼/光致发光/光电流、磁畴成像图4.无液氦低温强磁场CFM/AFM/Raman显微镜参考文献：[1]TimmGAOetal.,Atomically-thinsingle-photonsourcesforquantumcommunication.npj2DMaterialsandApplications(2023)4.[2]XiaoleiWangetal.,ElectricalandmagneticanisotropiesinvanderWaalsmultiferroicCuCrP2S6.NatureCommunications,(2023)14:840.[3]BrianD.Gerardotetal.,Exciton-polaronsinthepresenceofstronglycorrelatedelectronicstatesinaMoSe2/WSe2moirésuperlattice.npj2DMaterialsandApplications(2022)79.相关产品：低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY

p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/33d0a404-f8a6-42af-959a-dbee39c3c49b.jpg" title=" 1_副本.jpg" / /p p 　　复旦大学党委委员、研究生院院长、著名植物学家钟扬教授9月25日上午在内蒙古鄂尔多斯市出差途中遭遇车祸，不幸逝世。 /p p 　　钟扬，1979年考入中国科学技术大学少年班，1984年毕业于该校无线电电子学系，获无线电电子学工学学士 留学日本国立综合研究大学院大学(The Graduate University for Advanced Studies)，获生物系统科学博士。1984-1999年在中科院武汉植物所工作，历任研究实习员、助理研究员、副研究员(1992)、研究员(1996)、副所长(1997) 1992-1998年在美国加州大学柏克莱分校和密西根州立大学合作研究4年。 /p p 　　2000年起任复旦大学生命科学学院教授，植物学和生物信息学博士生导师，并担任复旦大学生命科学学院常务副院长，生物多样性与生态工程教育部重点实验室副主任，上海生物信息技术研究中心副主任 兼任北京大学理论生物学中心教授、西藏大学教授等 兼任中国生物物理学会生物信息学与理论生物物理学专业委员会主任、中国植物学会系统与进化植物学专业委员会副主任。2002-2006年两次任日本文部科学省统计数理研究所外国人客员教授。2009年被教育部批准为长江计划特聘教授(西藏大学)，曾获国家杰出青年科学基金 是中组部第六、七、八批援藏干部，曾任西藏大学校长助理。 /p p 　　钟扬教授现为复旦大学研究生院院长，生命科学学院教授、博导。他从事植物学、生物信息学科学研究和教学工作30多年，勤奋钻研，锐意进取，在生物信息学、进化生物学等生命科学前沿领域有较长期的积累和独创性成果。钟扬教授在交叉学科领域教书育人、因材施教，培育了许多学科专业人才，多次获国家和上海市嘉奖 情系社会生态，坚持生物多样性的保护和利用，把科学研究的种子播撒在雪域高原和上海海滨，为国家与社会的生态文明和绿色发展作出巨大贡献。 /p p 　　钟扬教授曾获国务院政府特殊津贴、教育部自然科学一等奖、上海市自然科学二等奖、国家杰出青年基金、全国对口支援西藏先进个人、国家发明二等奖、全国先进工作者、“上海市精神文明十佳好人好事”奖、上海市教卫系统优秀党员、中央电视台和光明日报社2015“寻找最美教师”大型公益活动“特别关注教师”等荣誉。“钟扬青藏高原生物学研究创新工作室”被上海市总工会命名为“上海市劳模创新工作室”。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/3e3ad039-e33a-45d2-8e05-c9c12efc7b91.jpg" title=" 2_副本.jpg" / /p p 　　钟扬曾在十几年间走遍青藏高原高海拔地区，收集可能在上百年后会对人类有用的植物种子。就在他去世前不久，他还在“一席”上做演讲——《种子方舟》，讲述了自己通过收集一颗颗普普通通的种子来造福苍生的故事。我们谨以此文缅怀钟扬教授。 /p p 　　 strong “种子”的重要性：提供水果、粮食、青蒿素等 /strong /p p 　　粮食作物的“绿色革命”在国际上是由欧美驱动的，最后在墨西哥等国家广泛在70年代发展起来的高产作物来自一种矮秆基因，叫HYV。 /p p 　　我们现在回头来看，主要是从野生资源中筛选到了矮秆基因，植物不需要长那么高，特别是农作物，长矮一点，让它的营养生殖减少一点，多结一些种子。发现矮秆基因的科学家罗曼· 保尔先生获得了诺贝尔和平奖。 /p p 　　在我们国家，大家知道袁隆平先生在海南岛发现了一种叫野稗的野生稻子资源。然后通过反复的选育，终于得到了杂交水稻，带来了我们农业上完全可以称为革命的一些变革。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c8015bf1-40d3-42ae-809e-ef0067a98b54.jpg" title=" 3_副本.jpg" / /p p 　　种种迹象表明，如果我们能获得种子，对我们的未来是一件非常好的事。这些种子可以为我们提供水果，可以为我们提供花卉，改善我们的生活，更重要的是有粮食作物。还有比它更重要的吗?还有，那就是医药。 /p p 　　我们的医药也缺乏，很多是来自天然产物。包括我们现在了解到的青蒿素，它也是来自植物，一种叫青蒿的、黄花蒿的植物。如果有了它的种子，我们就可以在全国乃至世界各地进行栽培，从中获取青蒿素这样有用的药物。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c2ce6dec-d8fc-4cf4-9174-37ba225299b1.jpg" title=" 4_副本.jpg" / /p p style=" text-align: left " 　　 strong 以英国邱园为例，种子或可为建筑、艺术、材料科学提供新思路 /strong /p p 　　但是非常糟糕的是，由于全球环境的破坏，人类活动的剧烈，在了解和知道它能否被利用之前，它就已经没有了。怎么办?很多科学家就提出了各种各样的方案。2000年新的世纪到来以后，科学家终于决定把这些保护生物多样性的想法付诸实现。世界上目前最引人注目的种子库是斯瓦尔巴特种子库，我们称之为“种子方舟”或“末日种子库”。 /p p 　　它设置在离北极1000公里左右属于挪威管的永久冰川冻土层里面。不仅是工程上、科学上设计非常精妙，而且它还特地考虑了人类在遭受核打击和停电的情况下，到底种子能保存多久。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/162257ee-d5aa-4f1f-9575-7ef0254679fd.jpg" title=" 5_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " ▲挪威斯瓦尔巴特种子库 /p p 　　斯瓦尔巴特的种子库不仅能够保护一批种子，更重要的是有非常强烈的警示意义。只要它立在北极这个地方，就让我们清楚地了解到生物多样性并不太多了，我们应该行动起来。 /p p 　　科学上光靠这个不行，我们还需要更为精妙的设计，那就是英国皇家植物园邱园(Kew Gardens)。首先它收集的地方非常地广泛，在那里可以轻易地找到来自非洲和亚洲所有的种子。因此我们可以分析全世界关于种子的现状，以及评估环境变化以后种子的状况。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/feb25fa3-a15f-4607-bc66-226acde69e4c.jpg" title=" 6_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " ▲英国皇家植物园邱园 /p p 　　第二个特点，它收集的目标非常明确。因为那里的科学权威特别多，所以它非常系统地来收集一些农作物的种子。 /p p 　　第三点，邱园的科学家们非常认真地从科学上探讨了一个种子究竟如何保存才能达到我们要的效果。他们现在摸索出来的条件是负20度的温度，相对湿度在15度左右。所有植物的保存时间，它的标准是定在80年到120年。一种样本的数量要达到5000粒。如果是濒危的物种，只需要500粒。 /p p 　　邱园的种子艺术不仅是在做科学，而且已经跟艺术结合，产生了奇妙的效果。如果有人还记得2010年上海世博会，英国馆就是英国邱园的科学家来设计的。它是一粒一粒的种子，封装在特殊的材料里面做成的。设计是英国的，里面有很多的种子是我们中国科学家提供的，也包括了我提供的种子。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/0930800f-37fa-44e4-b5df-2d69d2e24aaa.jpg" title=" 7_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " ▲2010年上海世博会英国馆，种子封装在特殊的材料里面做成 /p p 　　这些种子看起来非常小，但是在显微镜、扫描镜下，都特别漂亮、特别美丽，无论是结构还是色彩。这些东西表明什么呢?种子可能给我们的生活，或为我们今后的建筑，或为我们的艺术，或为我们的材料科学，提供崭新的思路。 /p p strong 　　西藏有大量植物“特有种”，呼吁世界科学家重视 /strong /p p 　　我工作的地方是青藏高原。青藏高原是国际生物多样性的热点地区，到这样的地方去收集种子很可能有它的特殊意义。首先，在全世界第一批确定的二十几个生物多样性的热点地区，我国就有三个，其中最为重要的是以横断山区为特征的青藏高原。 /p p 　　西藏的面积占我国的1/7，但是它的植物，在科的等级占到了32%，在属的等级占到了38%，超过了1/3。其中，青藏高原一共有将近6000个高等植物物种，就是能够结种子的，占到全国的18%。更为重要的是，其中有1000个左右是只有在西藏才有的植物，我们把它称之为特有种。不仅数量很大，而且质量非常好。 /p p 　　即使是这样一个庞大的数字，我们认为也被严重地低估了。我最近去采种子的地方是墨脱，大家知道墨脱是我国最后一个通公路的县。我们采种子的地方最近的离印度边境25公里，是我国藏南一个大约7万平方公里的地区，50年来植物学家很少涉足。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/9df91128-7a2a-4f74-af92-198303521e61.jpg" title=" 8_副本.jpg" / /p p 　　我曾经去找英国皇家邱园的科学家来进行合作，我们找到了蔡杰先生。他是中国人，但是在英国皇家邱园工作。当我们要他提供能够给中国植物学家进行植物种子研究的资料的时候，他马上同意参加我们的团队。我们四个人分析了当时邱园所有的植物，发现里面居然没有一粒来自中国西藏的种子。因此它关于全球变化的预测，在这个版图上是少了一块。因此我们写了一篇小文章，阐述全世界气候变化必须要有西藏的种子。 /p p 　　Nature杂志在2008年发表了我们这封来信，同时也呼吁世界科学家重视西藏的种子。事实上我们一方面呼吁，一方面就要来加以实施。2004年开始由中国科学院主导建立了中国西南野生生物资源库，在云南昆明。这个种子库从数量上来说，至少在我国，在亚洲肯定是第一大，也是世界上并列的三大种子库之一。 /p p 　　种子实际上是应对全球的变化。你猜测一下，假设一百多年以后还有癌症，假设那时候大家发现有一种植物有抗癌作用，然而由于气候的变化，这个植物在西藏已经没有了，但是一百多年前有个姓钟的教授好像采过了。等终于发现了那个罐子，那个罐子里面有多少?5000粒。拿出来一种，只有500粒能活，最后种起来以后只有50粒能结种子。但是那个植物不就恢复了吗? /p p 　　当然也有人说，如果一百年以后这个种子没有用了呢?我期待看到种子没有用的那一天。说明什么?说明那个植物还在。 /p

p & nbsp & nbsp strong 导读 /strong & nbsp 时光飞逝，五月第四周已经接近尾声。本周厂商要闻有哪些？ /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/" target=" _blank" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 仪器信息网 /span /a 特派小组深度走访安捷伦液相色谱生产基地——瓦尔特布隆工厂；辽科大-欧波同材料分析检测中心共建协议正式签署，欧波同投身公益之路，实践科教兴国；华大基因接受多家机构调研；第四届环境污染与健康国际会议召开期间，岛津倾情赞助；德国耶拿2018无机分析新技术交流会昆明站、贵阳站、成都站成功召开；“内蒙古普析通用仪器有限责任公司实验室分析仪器研发制造”项目举行隆重的开工；江苏天瑞国信医学实验室有限公司暨扬州天瑞国信医学检验实验室举行开业盛典；奥林巴斯发布全新IPLEX G Lite工业内窥镜；思百吉集团宣布，集团旗下的BRÜ EL & amp KJÆ R声学与振动测量公司将与HBM公司将合并运营；珀金埃尔默收购上海光谱。 /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180523/464518.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 探秘安捷伦液相色谱生产基地——德国瓦尔特布隆工厂 /span /strong /a strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " & nbsp /span /strong /p p & nbsp 不久前，仪器信息网特派小组应邀来到瓦尔特布隆，深度走访了安捷伦液相色谱生产基地——瓦尔特布隆工厂。 /p p & nbsp 该工厂是安捷伦在全球范围内最大的工厂，也是安捷伦“血统”最纯正的工厂之一，早在惠普时期就已建成，拥有超过40年的悠久历史。瓦尔特布隆工厂现有1000多名员工，安捷伦全部的液相色谱产品都从这里完成研发、生产和装箱，并发往全世界。& nbsp /p p & nbsp 仪器信息网以图文+视频的形式，直观地为您展现科学仪器行业巨头安捷伦是如何制造出世界级液相色谱仪的。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180523/464518.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/98f4d5f3-6b50-4880-a57c-943c485f6795.jpg" / /a /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180523/464552.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 投身公益之路，实践科教兴国|辽科大-欧波同材料分析检测中心共建协议暨欧波同奖学金协议签约仪式 /span /strong /a strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " & nbsp /span /strong /p p & nbsp 21日，辽科大-欧波同材料分析检测中心共建协议在辽宁科技大学正式签署。 /p p & nbsp 欧波同（中国）有限公司以战略合作的方式，向辽宁科技大学赞助总价值超过500万元的实验设备，支持材料与冶金学院材料分析检测中心的建立，同时在科大设立“欧波同奖学金”，每年出资一万元，用以表彰成绩优异的科大学子。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180523/464552.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/8f6853a3-e183-469b-aeb8-fd803b5547ac.jpg" / /a & nbsp /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180522/464475.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 华大基因处于满负荷运行状态 三代测序仪饱和度超90%& nbsp /span /strong /a /p p & nbsp 17日，华大基因迎来了安信资管、宝盈基金管理、北京大君智萌投资管理等多家机构前来调研。& nbsp /p p & nbsp 调研中，三代测序服务平台开展情况以及华大在国际上和当地国家基因测序公司进行的竞争情况等成为关注的焦点，公司对相关问题进行了解答和探讨。& nbsp /p p & nbsp 目前三代测序仪仪器饱和度目前在90%以上，基本是处于满负荷运行的状态，对于科研的市场三代测序技术平台用很大的应用前景，只要稳定持续更新、替换，市场就相对比较稳定，并且可以成熟发展。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180522/464475.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/487c6964-7617-4977-95b4-97fd632c7e90.jpg" / /a /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180521/464289.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 岛津倾情赞助第四届环境污染与健康国际会议& nbsp /span /strong /a /p p & nbsp 18日至20日，第四届环境污染与健康国际会议于南开大学召开，国内外同行对环境污染与健康相关的热点问题展开了广泛而深入的学术交流，探索该领域的前沿学术问题，展望未来，应对新的机遇和挑战。会议期间，岛津公司质谱中心的董静博士作了以口头报告。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180521/464289.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/65e2510b-a452-4c97-b643-ec2576545ca4.jpg" / /a & nbsp /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180522/464406.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 德国耶拿2018无机分析新技术交流会昆明站、贵阳站、成都站成功召开 /span /strong /a /p p & nbsp 德国耶拿2018无机分析新技术交流会于本月8日、10日、15日分别在昆明、贵阳、成都顺利召开。会议上，德国耶拿公司展示了近年来最先进的分析技术而来，得到了各行各业老师们的广泛认可和高度评价。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180522/464406.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/b2486b03-46da-4923-9f82-b234c8039dcf.jpg" / /a /p p & nbsp & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180524/464622.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 普析通用2亿元仪器研发制造项目内蒙古如期开工 设计年产8000台& nbsp /span /strong /a /p p & nbsp 21日，在察右前旗京蒙合作产业园 “内蒙古普析通用仪器有限责任公司实验室分析仪器研发制造”项目举行隆重的开工奠基仪式。 /p p & nbsp 该项目总投资2亿元，占地140亩，建设实验室分析仪器研发制造基地，主要建设生产车间3万平方米、办公区15000平方米，附属设施研发楼25000平方米。项目计划2018年4月开工，到2020年全部竣工。项目全部建成运营后，设计生产能力为年产各类仪器8000台，年实现利润3500万元，实现税收2500万元，安置就业300余人。 br/ /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180524/464622.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/9e8e72fd-6a32-4b9b-b23b-c64eb2b47a06.jpg" / /a & nbsp /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180521/464374.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 瞄准第三方检验 江苏天瑞国信医学实验室正式开业 /span /strong /a strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " & nbsp /span /strong /p p & nbsp 18日，江苏天瑞国信医学实验室有限公司暨扬州天瑞国信医学检验实验室举行了开业盛典。在国家大力推动第三方检验检测产业发展的背景下，天瑞诊断不断扩大版图，正以惊人的“天瑞速度”迅速崛起，短短一年时间已完成两家第三方独立医学检验实验室的建设，受到业内瞩目。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180521/464374.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/91290188-be86-41ba-9994-aae60c7012ae.jpg" / /a & nbsp /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180523/464530.shtml" target=" _blank" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 高清快速成像 坚固精巧随行——奥林巴斯发布全新工业内窥镜IPLEX G Lite /strong /span /a /p p & nbsp 为了更好的助力工业发展，奥林巴斯于本月23日发布了全新的IPLEX G Lite工业内窥镜。 br/ /p p & nbsp 相比前一代便携机型，IPLEX G Lite在便携性、防护性、操控性、图像质量以及功能性上都有了更加革新的突破。无论是工业现场制造检测还是工业设备检测维护，IPLEX G Lite都能轻松应对，助力专业人员轻松获得更准确的检测结果。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180523/464530.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/6e9c8bdf-6a80-4986-957a-2189d14c9eaa.jpg" / /a /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180523/464531.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " BRÜ EL & amp KJÆ R声学与振动测量公司将与HBM公司合并 /span /strong /a & nbsp /p p & nbsp 日前，思百吉集团宣布，从2019年1月1日起，集团旗下的BRÜ EL & amp KJÆ R声学与振动测量公司和HBM公司将合并运营。BRÜ EL & amp KJÆ R公司和HBM公司都是思百吉集团旗下测试与测量板块的运营公司，合并后的新公司将被命名为HBK（Hottinger, BRÜ EL & amp KJÆ R）。通过合并，这两家公司可以将传感器、数据采集、准备、评估和工程服务结合在一起，为客户提供整合的解决方案。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180523/464531.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/3e81b99a-c8af-414a-b007-a011a726abeb.jpg" / /a /p p & nbsp a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180525/464707.shtml" target=" _blank" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 珀金埃尔默收购上海光谱 扩大中国本土研发生产能力 /span /strong /a strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " & nbsp /span /strong /p p & nbsp 24日上午，珀金埃尔默收购上海光谱公司的股权转让交接仪式举行。近年来，珀金埃尔默一直致力于扩大在中国的投资与制造规模——此次收购，可以通过上海光谱打开新的市场机会；强化AAS产品技术的研发能力；扩展AAS产品架构，满足不同客户需求。而上海光谱也将获得先进的技术、管理理念及国际销售渠道。 /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180525/464707.shtml" target=" _blank" img title=" 1526630666_839231.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/38f48c2b-68d7-4a56-91c9-babf82c46d6b.jpg" / /a /p p strong & nbsp span style=" font-size: 14px " 往期周报： /span /strong /p p span style=" font-size: 14px " /span /p p span style=" font-size: 14px " & nbsp /span a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180518/464241.shtml" target=" _blank" span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " 5月18日第五期——新成果· 新认证· 新领域，市场战略比拼进行时 /span /strong /span /a /p p span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " & nbsp /span /strong /span a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180511/463667.shtml" target=" _blank" span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " 5月11日第四期——五月第二周，厂商业绩、产品齐爆发！ /span /strong /span /a /p p span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " & nbsp /span /strong /span a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180504/463075.shtml" target=" _blank" span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " 5月4日第三期——企业营收增涨捷讯频传，并购、合作忙不停 /span /strong /span /a /p p span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " & nbsp /span /strong /span a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180427/462685.shtml" target=" _blank" span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " 4月27日第二期——劳动最光荣，这周的厂商都是劳模 /span /strong /span /a /p p span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " & nbsp /span /strong /span a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180420/462139.shtml" target=" _blank" span style=" font-size: 14px " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 14px " 4月20日第一期——厂商必知要闻，轻松掌握仪器大咖圈最新动态 /span /strong /span /a /p

nature：二维磁性材料的磁结构与相关特性研究关键词：二维铁磁材料；低温纳米精度位移台；反铁磁态；二次谐波 近年来，二维磁性材料在国际上成为备受关注的研究热点。近日，中国与美国的研究团队合作，在二维磁性材料双层三碘化铬中观测到源于层间反铁磁结构的非互易二次谐波非线性光学响应，并揭示了三碘化铬中层间反铁磁耦合与范德瓦尔斯堆叠结构的关联。同时，研究团队发现双层反铁磁三碘化铬的二次谐波信号相比于过去已知的磁致二次谐波信号（例如氧化铬Cr2O3），在响应系数上有三个以上数量的提升，比常规铁磁界面产生的二次谐波更是高出十个数量。利用这一强烈的二次谐波信号，团队成功揭示双层三碘化铬的原胞层堆叠结构的对称性。图一 双层三碘化铬的二次谐波光学显微图 运用光学二次谐波这一方法来探测二维磁性材料的磁结构与相关特性是此实验的关键。团队利用自主研发搭建的无液氦可变温强磁场显微光学扫描成像系统，完成了关键数据的探测。值得指出的是，该无液氦可变温强磁场显微光学扫描成像系统采用德国attocube公司的低温强磁场纳米精度位移台和低温扫描台来实现样品的位移和扫描。德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造商。公司已为全科学家生产了4000多套位移系统，用户遍及全球著名的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑，体积小，种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和纳米精度扫描器。图二 attocube低温强磁场位移器、扫描器attocube低温位移台技术特点如下：参考文献:Sun, Z., Yi, Y., Song, T. et al. Giant nonreciprocal second-harmonic generation from antiferromagnetic bilayer CrI3. Nature 572, 497–501 (2019). nature：石墨烯摩尔超晶格可调超导特性研究关键词：石墨烯 超晶格 高温超导高温超导性机制是凝聚态物理领域世纪性的课题。这种超导性被认为会在以Hubbard模型描述的掺杂莫特缘体中出现。近期，美国和中国的国际科研团队合作在nature上报道了在ABC-三层石墨烯（TLG）以及六方氮化硼（hBN）摩尔超晶格中发现可调超导性特征。研究人员通过施加垂直位移场，发现ABC-TLG/hBN超晶格在20K的温度下表现出莫特缘态。进一步通过冷却操作发现，在温度低于1K时，该异质结的超导特特性开始出现。通过进一步调控垂直位移场，研究人员还成功实现了超导体-莫特缘体-金属相的转变。 图1.德国attocube公司低温mK纳米旋转台电学输运工作的测量是在进行仔细的信号筛选后，本底温度为40mK的稀释制冷机内进行的。值得指出的是，样品的面内测量需要保证样品方向与磁场方向平行，这必须要求能够在低温（40mK）环境下实现良好且工作的旋转台来移动样品，确保样品与磁场方向平行。实验中使用了德国attocube公司的mK纳米精度旋转台（如图1所示）。Attocube公司可提供水平和竖直方向的旋转台，使样品与单轴线管的超导磁场方向的夹角调整为任意角度。通过电学输运结果，证实了样品中存在超导体-莫特缘体-金属相的转变（结果如图2所示），为三层石墨烯/氮化硼的超晶格超导理论模型（Habbard model）以及与之相关的反常超导性质和新奇电子态的研究提供了模型系统。 图2. ABC-TLG/hBN的超导性图左低温双轴旋转台；图右下：石墨烯/氮化硼异质节的超导性测量测试结果，样品通过attocube的mK适用旋转台旋转后方向与磁场方向平行参考文献：Guorui CHEN et al, Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice, Nature, 572, 215-219 (2019) nature：分数量子霍尔效应区的非线性光学研究关键词：量子霍尔效应 四波混频 化激元设计光学光子之间的强相互作用是量子科学的一项重要挑战。来自瑞士苏黎世联邦理工学院（Institute of Quantum Electronics, ETH Zürich, Zürich,）的研究团队在光学腔中嵌入一个二维电子系统的时间分辨四波混频实验，证明当电子初始处于分数量子霍尔态时，化激元间的相互作用会显著增强。此外，激子-电子相互作用导致化子-化激元的生成，还对增强系统非线性光学响应发挥重要作用。该研究有助于促进强相互作用光子系统的实现。值得指出的是，该实验在温度低于100mK的环境下进行，使用德国attocube公司的低温mK环境纳米精度位移台来实现物镜的移动和聚焦。参考文献:Knüppel, P., Ravets, S., Kroner, M. et al. Nonlinear optics in the fractional quantum Hall regime. Nature 572, 91–94 (2019). Science：NV center在加压凝聚态系统中的量子传感研究关键词：NV色心 量子传感器压力引起的影响包括平面内部性质变化与量子力学相转变。由于高压仪器内产生巨大的压力梯度，例如金刚石腔，常用的光谱测量技术受到限制。为了解决这一难题，巴黎十一大学，香港中文大学和加州伯克利大学的研究团队研发了一款新型纳米尺度传感器。研究者把量子自旋缺陷集成到金刚石压腔中来探测端压力和温度下的微小信号，这样空间分辨率不会受到衍射限限制。为此加州伯克利大学团队采用了德国attocube公司的与光学平台高度集成的闭循环低温恒温器- attoDRY800来进行试验，其中包含了attocube公司的低温纳米精度位移台，以此来实现快速并且控制金刚石压强的移动以及测量实验。参考文献：[1] S. Hsieh et al., Science, Vol. 366, Issue 6471, pp. 1349-1354 (2019) [2] M. Lesik, et al., Science, Vol. 366, Issue 6471, pp. 1359-1362 (2019)[3] K. Yau Yip et al., Science, Vol. 366, Issue 6471, pp. 1355-1359 (2019)

【科学背景】二维（2D）半导体和范德瓦尔斯（vdW）异质结构是新兴的纳米材料，因其在设计纳米电子学、光电子学和纳米光子学方面的巨大潜力而成为了研究热点。在众多混合维度异质结构中，卤化物钙钛矿/2D半导体异质结构因其独特的光电和光子特性而脱颖而出。卤化物钙钛矿具有大的吸收系数和折射率、低陷阱密度、高光致发光量子产率、可调节的带隙等优点，这些特性为2D光电和光子器件提供了有效的补救措施。然而，实现高质量单晶卤化物钙钛矿/2D半导体混合维度异质结构仍然具有挑战性，主要问题包括材料结构在外部应力下的超敏感性和碘的复杂反应性。为了应对这些挑战，湖南大学段曦东教授团队提出了一种通用的范德瓦尔斯异质外延策略，通过这一方法成功合成了一系列高质量的单晶卤化物钙钛矿/2D半导体异质结构。通过选择特定的钙钛矿外延层和2D半导体，可以按需调整异质结构，涵盖从全无机到有机-无机混合类型的钙钛矿以及不同的2D半导体。这种方法展示了高晶面和对齐选择性，实验结果表明，这些异质结构具有显著降低的缺陷密度和均匀的能量景观，从而提供了增强的光增益特性和超低阈值且稳定的单模激光。此项研究拓展了范德瓦尔斯异质结构的应用前景，为片上光源和集成光电设备的发展提供了新的思路和方法。【科学亮点】（1）实验首次展示了通用的范德瓦尔斯异质外延策略，用于合成一系列晶面特异性的单晶卤化物钙钛矿/二维（2D）半导体（多重）异质结构。通过这种方法，可以在不同维度和成分的基础上，灵活地定制异质结构，包括从全无机到有机-无机混合的钙钛矿，以及单独的过渡金属二硫化物或2D异质结。（2）实验通过以下步骤和方法取得了一系列显著结果：&bull 方法：采用了范德瓦尔斯异质外延方法，将特定的钙钛矿外延层与2D半导体耦合，实现了高质量单晶异质结构的合成。该方法对CMOS兼容基板（如SiO2/Si）和光子兼容平台（如Si和LiNbO3）具有普遍适用性。&bull 结果一：通过选择不同的耦合层，可以广泛调整所获得的异质结构，从而实现可编程的异质结构，优化材料特性和设备性能。&bull 结果二：实验发现，外延的钙钛矿表现出高晶面和对齐选择性，这可能归因于热力学上有利的界面形成能及其在底层单层半导体的三重对称下形成的简并态。&bull 结果三：由于弱的范德瓦尔斯相互作用在异质界面产生不共晶/非相干的平面内晶格，实现了无键集成，最小化了失配引起的应变和缺陷。&bull 结果四：范德瓦尔斯外延钙钛矿半导体表现出显著降低的缺陷密度和均匀的能量景观，从而提供了增强的光增益特性和超低阈值且稳定的单模激光。&bull 结果五：实验合成的CsPbI2Br/WSe2异质结构展示了超高的光增益系数、降低的增益阈值和延长的增益寿命，归因于降低的能量无序。【科学图文】图1：卤化物钙钛矿/二维半导体异质结构的外延生长。图2：外延异质结构的界面能量。图3：单层WSe2和外延CsPbI3的原子结构图案。图4：晶面选择性外延生长的机制。图5：能量无序景观。图6：光增益响应。图7：卤化物钙钛矿/二维半导体异质结构的增强激光能力。【科学启迪】以上文章展示了通过范德瓦尔斯异质外延方法成功合成高质量的卤化物钙钛矿/二维半导体异质结构，并在光子学领域取得显著进展。这一研究不仅为开发新型光电子和光子器件提供了创新的材料平台，还突破了传统材料集成的限制。通过优化材料的光学性能和结构设计，实现了具有超低阈值和稳定性的单模激光器，为光通信和传感等领域的应用提供了新的解决方案。特别是，引入的单层半导体在促进钙钛矿的选择性外延生长和作为传输层方面发挥了关键作用，为电驱动片上激光器的实现奠定了基础。这项研究不仅推动了光子学领域的技术进步，还为理解和利用材料的光电特性提供了深刻见解，为未来量子光子学和光电子一体化系统的发展开辟了新的研究方向。原文详情：Zhang, L., Wang, Y., Chu, A. et al. Facet-selective growth of halide perovskite/2D semiconductor van der Waals heterostructures for improved optical gain and lasing. Nat Commun 15, 5484 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-49364-0

近年来，范德瓦尔斯（vdW）材料中的表面化激元(SP)研究，例如等离化激元、声子化激元、激子化激元以及其他形式化激元等，受到了广大科研工作者的关注，成为了低维材料领域纳米光学研究的热点。其中，范德瓦尔斯原子层状晶体存在特的激子化激元，可诱导可见光到太赫兹广阔电磁频谱范围内的光学波导。同时，具有较强的激子共振可以实现非热刺激（包括静电门控和光激发）的光波导调控。 前期的众多研究工作表明，扫描近场光学显微镜（SNOM）已经被广泛用于稳态波导的可视化表征，非常适合评估范德瓦尔斯半导体的各向异性和介电张量。 如上所述，范德瓦尔斯材料中具有异常强烈的激子共振，这些激子共振能产生吸收和折射光谱特征，这些特征同样被编码在波导模式的复波矢量qr中，鉴于范德瓦尔斯半导体在近红外和可见光范围内对ab-平面的光学化率有重大影响，因此引起了人们的研究兴趣。 2020年7月，美国哥伦比亚大学Aaron J. Sternbach和D.N. Basov教授等研究者在Nature Communications上发表了题为：”Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides”的研究文章。研究者以范德瓦尔斯半导体中的WSe2材料为例，利用德国neaspec公司的纳米空间分辨超快光谱和成像系统，通过飞秒激光激发研究了WSe2材料中光波导在空间和时间中的电场分布，并成功提取了飞秒光激发后光学常数的时间演化关系。同时，研究者也通过监视波导模式的相速度，探测了WSe2材料中受激非相干的A-exciton漂白和相干的光学斯塔克（Stark）位移。 原文导读： ① 在纳米空间分辨超快光谱和成像（tr-SNOM）实验中（图1，a），研究者先将Probe探测光（蓝色）照到原子力显微镜（AFM）探针的点上，从探针点（光束A）散射回的光被离轴抛物面镜（OAPM）收集并发送到检测器。同时，WSe2材料的中的波导被激发并传播到样品边缘后，进而波导被散射到自由空间（光束B）。二个Pump泵通道（红色）可均匀地扰动样本并改变波导的传播。 通过在WSe2/SiO2界面处的近场tr-SNOM的振幅图像（图1b）可明显观察到约120 nm厚WSe2材料边缘（白色虚线）处形成的特征周期条纹—光波导电场分布。研究者进一步通过定量分析数据，分别获取了稳态和光激发态下，WSe2中波导的光波导的相速度q1,r和q1,p。图1：纳米空间分辨超快光谱和成像系统对WSe2材料中光波导的纳米成像结果。a:实验示意图（蓝色为Probe光，红色为Pump光）；b：近场纳米光学成像 c: 在稳态下，WSe2边缘的近场光学振幅图像；d: 光激发态下，延迟时间 Δt=1ps的WSe2边缘的近场光学振幅图像；e: 分别对c、d进行截面分析，获取定量数据。Probe探测能量，E=1.45 eV ② 研究者通过变化Probe探测能量范围（1.46–1.70 eV）及其理论计算成功获取了WSe2晶体稳态下的色散关系和理论数据显示A-exciton所对应的能量。图2：WSe2晶体稳态动力学的时空纳米成像研究。a: 不同Probe能量的近场光学振幅；b: 傅里叶变换（FT）分析 c: Lorentz拟合的WSe2块体材料介电常数面内组成；d: 基于Lorentz模型理论计算的能量动量分布（吸收光谱）。Probe探测能量，E 1.46–1.70 eV。 ③ 为了进一步研究光激发下WSe2中波导的色散和动力学，研究者进一步在90 nm的WSe2材料上，通过探测能量E = 1.61 eV，泵浦能量E = 1.56 eV，泵浦功率1.5 mW的实验条件进行了一列的纳米空间分辨超快光谱和理论研究。研究结果表明（图3a,b），研究者成功获取到了不同延迟时间Δt与δq2和δq1的关系。结果表明：光激发后的个ps内，虚部q2（图3a）突然下降（δq20）并迅速恢复。另一方面，理论计算结果（图3，c）显示了在A-exciton附近（黑色虚线箭头），初始能量Ex处，稳态（黑色虚线）和激发态A-exciton能量Ex’（蓝色箭头）分别的色散关系。 为了弄清各种瞬态机制，微分色散关系被研究者引入。先，研究者定义了微分关系：δqj=qj,p – qj,r，（j=1,2 分别代表波矢的实部和虚部，p, pump激发态，r 稳态）。研究者的理论及实验微分色散关系结果（图3 d、e）成功显示了光诱导转变中A-exciton的动力学行为。结果表明：A-exciton附近微分色散的特征是由两个伴随效应引起的：（i）仅在Δt=0时观察到的A-exciton的7 meV蓝移； （ii）A-exciton的漂白（定义为光谱频谱展宽和/或振荡强度降低（见图3d）。 趋势（i）在1 ps内恢复，与抑制耗散的动力学一致（图3a）。因此，研究者得出结论，A-exciton共振的瞬态蓝移是由于相干的光诱导过程所引起。 趋势（ii）持续时间更长，因此归因于非相干激子动力学。图3：WSe2中波导模的微分色散和动力学研究。a: δq2与Δt曲线；b: δq1与Δt曲线 c: 平衡和非平衡条件下洛伦兹模型计算的色散关系；d: 理论微分色散关系；e: 实验微分色散关系 综上所述，波导的瞬态纳米超快成像使我们能够以亚皮秒（ps）时间分辨率来量化光诱导变化的WSe2光学特性。研究者在WSe2上成功观察到了光诱导相速度的大幅变化，这表明所观察到的效应可能在范德瓦尔斯半导体中普遍存在。此外，研究者的研究结果表明，我们可以按需调谐范德瓦尔斯半导体的光学双折射行为。另一方面，研究者的工作开创性地发展了利用tr-SNOM探测超快激子动力学的工作，并为利用波导作为定量光谱学工具研究纳米光诱导动力学铺平了道路。研究者认为这种超快泵浦探测方法的高空间和时间分辨率，可能同样适用于新奇拓扑材料中的边缘模式和边缘效应的研究。 neaspec公司利用十数年在近场及纳米红外领域的技术积累，开发出的全新纳米空间分辨超快光谱和成像系统，其Pump激发光可兼容可见到近红外的多组激光器，Probe探测光可选红外（650-2200 cm-1）或太赫兹（0.5-2 T）波段，实现了在超高空间分辨（20 nm）和超高时间分辨（50 fs）上对被测物质的同时表征，可广泛用于二维拓扑材料、范德瓦尔斯（vdW）材料、量子材料的超快动力学研究。 参考文献：[1]. Aaron J. Sternbach et.al. Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides, Nature Communications , 11, 3567 (2020).

【科学背景】在过去几十年中，声子工程在微波频率范围内取得了显著进展，推动了微波声学滤波器、声光调制器和量子信息处理中量子比特的转换。然而，随着科学技术的发展和需求的增加，太赫兹频率下的声子工程成为了一个备受关注的领域。太赫兹频率的声子工程不仅有望带来更高速度和更大带宽的声学技术，还能够在更高温度下实现单声子量子态，同时对于非金属固体中的热传导也具有重要意义。太赫兹频率（约为6 THz）下的声子工程存在着诸多挑战，主要包括在亚纳米尺度下实现精确的材料控制和在这一频段有效声子耦合的困难。由于太赫兹频率下的声子波长约为3 nm，要生成和操控这些相干声子需要超高精度的材料工程技术。此外，宽带检测太赫兹声子不仅需要超快的时间响应，还需对纳米厚度材料中的振动具有高度敏感性。为了解决这些挑战，美国加利福尼亚大学伯克利分校王枫教授团队依托范德瓦尔斯异质结构，精确集成了原子薄层，利用几层石墨烯作为超宽带声子换能器，成功实现了高达3 THz频谱内容的太赫兹声子的高效产生。同时，利用单层WSe2作为敏感传感器，通过激子-声子耦合和强光-物质相互作用，实现了对太赫兹声子的高保真度检测。通过在单个异质结构中结合这些能力，并检测对入射机械波的响应，作者开展了太赫兹声子光谱学，类似于传统光谱学中对电磁波响应的检测。特别地，本研究还展示了单层WSe2嵌入六方氮化硼中能够有效阻挡太赫兹声子传输的能力，通过量化分析确定了异质界面处的力常数，从而深入理解了这些结构在太赫兹频率下声子传播的特性。这些成果为超宽带声学滤波器和调制器的实现提供了新的技术路径，同时也为热工程中结构化材料的设计提供了新的思路和方法。【科学亮点】（1）实验首次通过精确集成原子薄层在范德瓦尔斯异质结构中，研究团队使用几层石墨烯作为超宽带声子换能器，并利用单层WSe2作为高灵敏度的声子传感器。（2）实验通过以下几个关键点取得了突破性的结果：&bull 首次展示了几层石墨烯能够高效转换飞秒近红外脉冲为高达3 THz的宽带声子脉冲。&bull 单层WSe2显示出优异的激子-声子耦合和强光-物质相互作用，实现了对太赫兹声子的高保真度检测。&bull 利用合适设计的范德瓦尔斯异质结构堆叠，成功实现了对太赫兹声子的灵活操控和高品质因子声子腔的构建。&bull 单层WSe2嵌入六方氮化硼中有效阻挡了太赫兹声子的传输，同时量化了异质界面处的力常数和声子在材料中的传播速度。【科学图文】图1： 具有范德瓦尔斯异质结构的太赫兹声子谱。图2：在六方氮化硼hexagonal boron nitridehBN中，声子传播速度的测定。图3：太赫兹声子腔和法布里-珀罗模式。图4： 太赫兹反射和透射光谱，以及一维质量-弹簧模型模拟。【科学结论】本文利用范德瓦尔斯异质结构实现太赫兹频率下声子的高效生成、检测和操控。通过精确控制原子薄层的集成，作者展示了几层石墨烯作为宽带声子换能器和单层WSe2作为高灵敏度传感器的效果。这不仅为超快声学控制和量子声子操作提供了新的技术途径，还为新型热材料设计带来了可能性。本文揭示了太赫兹声子的特殊物理性质，如超短波长、大能量带宽和高Q值，这些性质为声子布里渊区的控制提供了全新视角。此外，利用太赫兹声子进行声学测距和声光效应不仅可能实现对亚纳米级界面的高分辨率探测，还能在极紫外和X射线波段上实现声学控制。这些发现不仅在基础科学上有重要意义，还为开发高性能声学器件、声子超材料以及人造热绝缘体提供了理论和实验基础。原文详情：Yoon, Y., Lu, Z., Uzundal, C. et al. Terahertz phonon engineering with van der Waals heterostructures. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07604-9

光可被细菌、藻类等低等生命和人类等高等动物通过视紫红质系统而感知。20世纪70年代后，几种细菌和藻类通道视紫红质的发现为光控系统的诞生奠定了基础。光遗传学最初由米森伯克于2002年首次实现并于2005年由迪塞罗斯（也译作代塞尔罗斯）和博伊登进一步完善，其应用极大地增强了对大脑功能的理解。 光遗传学可使科学家借助光来精确开闭特异神经元从而达到操纵神经元活性和动物行为的目的。光遗传学技术已被证明是在细胞和系统层面研究健康和病理大脑活性的一个非常强大且有用的工具。文章系统介绍了光遗传学诞生的历史背景、重大事件、发展过程、应用领域及重要价值等。 光对生命具有举足轻重的地位，“万物生长靠太阳”。对大部分植物而言，它们借助光合作用合成营养物质并释放出氧气，而动物则依靠这些营养物质和氧来维持生存。此外，光还可以指导细菌和植物的向光性，控制植物生长和开花时间。 对于人类和其他动物而言，借助光来观察和感知这个 “光明” 世界。该过程由 “眼睛” 完成，称为视觉。大部分视觉健康的人都可通过眼睛清晰地观察到这个世界，看到周围的花花草草和五光十色的世界。那么，我们是如何观察到这些事物的呢？文艺复兴后，人们对光的本质进行探索，从而对光的成像机制有了新认识，自然对视觉形成机制也产生浓厚兴趣。 视紫红质 视觉研究可追溯到18世纪。荷兰科学家列文虎克（Antonie Philips van Leeuwenhoek）借助显微镜观察眼视网膜结构，鉴定出视网膜色素上皮细胞（retinal pigment epithelium，RPE）、视杆细胞和视锥细胞等，并推测这些细胞与视觉形成相关。1851年，德国解剖学和生理学家缪勒（Heinrich Müller，1820—1864）首次报道视网膜视杆细胞显红色这一现象 [1]。遗憾的是，缪勒错误地认为红色由血液造成。尽管如此，缪勒仍被看作视觉生理研究的先驱。缪勒在视觉生物学领域作出诸多贡献，如首次描述视网膜神经胶质细胞，这类细胞也因此获名“缪勒细胞”。 博尔（Franz Boll，1849—1879）是一位德国生理学家，对视觉形成具有浓厚兴趣。1876年11月，博尔也观察到红色视杆细胞，并认定红色源于其含有一类特殊物质，纠正了缪勒早期的错误。博尔还发现视杆细胞的红色受光影响，光照可导致红色褪去，而在暗处又重新恢复，进一步说明红色物质与视觉形成相关。遗憾的是，博尔的早逝（年仅30岁）使研究没有进一步开展。 1877年1月，博尔的同胞、另一位德国著名生理学家屈内（Wilhelm Friedrich Kühne，1837—1900）进一步纠正博尔的不足，认定视网膜感光物质应为紫红色，并创造 “视紫红质（rhodopsin）” 一词。屈内还取得另一项重大发现，即胆酸可使视杆细胞内的视紫红质释放到溶液里，并基于这一原理首次从牛视网膜完成视紫红质的纯化 [2]，屈内也因此成为视觉生理领域的奠基人之一（图1）。虽然已确定视紫红质参与视觉形成，但具体分子机制仍不清晰，直到20世纪30年代才有突破。图1 视紫红质的发现 视黄醛循环 1931 年， 美国眼科专家尤德金（Arthur Yudkin，1892—1957）开始对视网膜成分进行分析，发现其含有一种维生素A样物质。其实，人们很早就知道维生素A缺乏可影响视觉形成，最常见的一种疾病叫夜盲症，但对维生素A如何参与视觉却知之甚少。 1932 年， 美国生理学家瓦尔德（George Wald， 1906—1997）来到德国瓦伯格（Otto Heinrich Warburg，1931年诺贝尔生理学或医学奖获得者）实验室开始全面研究视紫红质。瓦尔德首先借助光谱分析法证明青蛙、绵羊、牛等完整视网膜中存在维生素A，接着使用氯仿提纯视紫红质，化学显色反应表明所含物质与维生素A非常相似。 为进一步证实结论，瓦尔德加入瑞士著名科学家卡雷尔（Paul Karrer，1937年诺贝尔化学奖获得者）的实验室，而卡雷尔分离并确定了维生素A的结构。经过3个月研究，瓦尔德最终确定视紫红质中确实含有维生素A，从而表明视紫红质包含两部分：视蛋白（opsin）和维生素A [3]。随后，瓦尔德又加入德国海德堡迈耶霍夫（Otto Fritz Meyerhof，1922年诺贝尔生理学或医学奖获得者）实验室继续开展视觉形成研究。 一次偶然事件为研究带来重大契机！当时正逢假期，许多实验室人员都去度假，恰在此时运抵300只青蛙。实验室助理原本想丢弃，而瓦尔德则主动要求留下来用作实验材料。瓦尔德从青蛙视网膜提取到足够量的视紫红质，进一步分析后惊奇地发现所含的维生素A与卡雷尔所得维生素A尽管大部分性质相似，但仍有些许差异，因此将这种物质重新命名为视网膜色素（retinene）。瓦尔德还发现视网膜色素与维生素A之间可发生转变，并通过后来详细的结构分析确定了两者间的差异，因此视网膜色素更名为视黄醛，而维生素A则称为视黄醇 [4]。 20世纪50年代，瓦尔德和同事经过近20年探索，最终解析出视觉形成的 “视黄醛循环” 机制：静息状态下，视杆细胞内视蛋白与11-顺视黄醛结合形成视紫红质；光线照射可使11-顺视黄醛发生异构化转变为全反式视黄醛，从而与视蛋白分离，这个过程激活视蛋白，启动下游信号转导最终到达大脑视觉中心；全反式视黄醛可被运输到视网膜色素上皮细胞内经过几步化学反应重新生成11-顺视黄醛；11-顺视黄醛回到视杆细胞再次与视蛋白结合形成视紫红质，从而完成一次视觉感知过程（图2）。瓦尔德的发现很好地诠释了视黄醛参与视觉形成的机制，因此他分享了1967年诺贝尔生理学或医学奖。图2 瓦尔德与视黄醛循环 后续研究还揭示了视蛋白作用机制。视蛋白是一种G-蛋白偶联受体（G protein coupled receptor，GPCR）。光通过改变视黄醛结构而激活视蛋白后，可进一步使异三聚体G蛋白激活，从而使磷酸二脂酶活化，催化cGMP水解为5’-GMP而减少cGMP含量；细胞内受cGMP调控的离子通道关闭，导致细胞膜电位出现变化，最终传导至视觉中心而实现光的感知。 从这个过程可以看出，哺乳动物视紫红质的作用机制较为复杂，作为机体视觉感知过程尚可接受，如果将它们应用到其他系统则困难重重，因此有必要寻找更简单的感光系统 [5]。 细菌感光 最初认为只有高等动物才存在视觉系统，但这一观念在20世纪60年代发生改变。1967年，德裔美国生理学家斯托克尼乌斯（Walther Stoeckenius，1921—2013）成为加州大学旧金山分校的教授，重点研究生物膜（如红细胞膜和线粒体膜）结构 [5]。由于生物膜材料获取比较困难，具有电子显微镜背景的斯托克尼乌斯决定用生物化学方法研究盐生盐杆菌（Halobacterium halobium）细胞膜组成。随后两位新同事的到来壮大了实验室的力量。 厄斯特黑尔特（Dieter Oesterhelt，也译作奥斯特黑尔特）是一位训练有素的德国化学家，跟随吕南（Feodor Lynen，1964年诺贝尔生理学或医学奖获得者）获得博士学位，由于学术休假的缘故来到美国；布劳罗克（Allen Blaurock）是一位刚毕业的英国生物物理学家，原来在国王学院威尔金斯（Maurice Wilkin，1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者）实验室从事X射线衍射研究 [6]。 厄斯特黑尔特和布劳罗克借助X射线衍射技术观测细菌细胞膜紫色组分时，意外观察到一种清晰的衍射图像，说明其含有一种高度有序的生物分子。厄斯特黑尔特还观察到紫色物质在添加有机溶剂后颜色变黄。此时，布劳罗克回忆起在国王学院研究青蛙视网膜过程中也观察到类似的颜色变化，这一提示促使厄斯特黑尔特大胆假设该物质可能也是视紫红质。为证实这一假说，首先需解答的问题是其含不含视黄醛。 从细菌中寻找视黄醛这一近乎疯狂的想法促使厄斯特黑尔特立即启动验证工作。借鉴青蛙视紫红质的研究方法，厄斯特黑尔特发现细菌的紫色物质具有类似的物理和化学性质，并且还含有视黄醛。基于这些特性，厄斯特黑尔特和斯托克尼乌斯于1971年确定这是一种新型视紫红质，根据来源将其命名为细菌视紫红质（bacteriorhodopsin，BR）（图3）[7]。图3 细菌视紫红质 斯托克尼乌斯经过进一步研究后发现，细菌视紫红质是一种光依赖的离子通道。更大的突破在1975年，英国剑桥大学分子生物学实验室的亨德森（Richard Henderson，2017年诺贝尔化学奖获得者）解析了细菌视紫红质的三维结构，从而对视紫红质的作用有了更深入的认识。 1972年，重组DNA技术的发明为生命科学带来一场革命，同时也积极推动了细菌视紫红质研究的发展。研究人员将细菌视紫红质转入宿主细胞，结果发现光照可引起氢离子外流，从而证明其为一种光控的氢离子通道。1977年，研究人员在细菌中又发现另一种视紫红质——卤视紫红质（halorhodopsin），后续证明其介导氯离子细胞内流 [8]。 一系列的研究表明，即使简单如细菌这样的单细胞生物也存在 “视觉系统”，标志着一个新领域——低等生物视紫红质的诞生，从而促使科学家去寻找其他视紫红质。 藻类趋光 班贝格（Ernst Bamberg）是一位德国生物物理学家，从20世纪70年代开始研究细菌视紫红质的生物学功能，并利用体外实验证实BR是一种光激活氢离子通道。随着基因工程技术的发展和完善，生命科学的研究模式发生根本性改变，膜蛋白研究不再需要繁琐困难的提取过程，只需将外源基因在特定宿主细胞表达即可。 90年代，已加入德国法兰克福马普研究所的班贝格与从美国回来不久的德国电生理学家纳格尔（Georg Nagel）决定合作，共同研究细菌视紫红质在完整细胞中的生物功能。1995年，他们合作将细菌视紫红质基因成功转入非洲爪蟾卵母细胞，进一步精确证实光激活质子泵的电压依赖性 [9]。2001年，他们进一步在非洲爪蟾卵母细胞中证实卤视紫红质是一种氯离子通道（图4）。班贝格与纳格尔的合作一方面建立了视紫红质功能研究平台，另一方面也初显光遗传学雏形，即将外源视紫红质在靶细胞表达。图4 藻类视紫红质 19世纪，绿藻（Chlamydomonas）等藻类就被发现具有向光性和受光调控的特性，但对这些现象背后的原因知之甚少。直到20世纪80年代，大量事实表明藻类也长 “眼睛”，即细胞膜存在感光物质，称为 “光受体”。 80年代初，德国生物物理学家赫格曼（Peter Hegemann）在博士就读期间就决定研究光受体。赫格曼和学生以莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）为材料，借助电生理实验表明光的确可诱导藻类细胞产生电流 [10]。赫格曼决定采用生物化学方法将光受体蛋白纯化后研究其性质。遗憾的是，十余年辛苦努力最终以失败告终。根本原因在于光受体是一种膜蛋白，含量低、稳定性差且异质性高，这些都是蛋白质纯化的大忌。赫格曼不得不转换研究思路来解决这个难题。 2001年，绿藻基因组测序的完成为问题的解决带来转机。赫格曼通过全面搜索和比对绿藻基因组数据库，从中发现两个候选基因与细菌视紫红质具有较高同源性。 为加快研究进程，赫格曼决定寻求合作。他在获悉纳格尔的研究工作后，积极沟通并与其达成合作协议。赫格曼小组负责克隆两种绿藻视紫红质候选基因，并将其送给纳格尔开展功能研究；纳格尔则将基因转入人肾胚细胞HEK293并实现正确表达。功能研究表明，它们的活性均受光调控，并且介导阳离子如钠离子、钙离子等的摄入（图4），因此将其分别命名为通道视紫红质（channelrhodpsin，ChR）1和2 [11-12]。与ChR1相比，ChR2光激活时间更短，且离子通透性更强，因此更适合于研究。更为重要的是，赫格曼还推测这些通道视紫红质不仅可在普通细胞表达，而且也可在神经元中表达并影响电生理活性。这一论断直接催生了光遗传学。 至此，研究人员已经鉴定出三类光控视紫红质，分别是细菌视紫红质（介导氢离子输出）、通道视紫红质（介导阳离子输入）和卤视紫红质（介导氯离子输入）。它们在神经功能研究方面具有何种应用价值呢？这要从神经兴奋说起。 神经兴奋 大脑是神经系统的中枢，是机体最复杂和最神秘的器官。知觉、运动、兴奋、情感、语言、学习和记忆等过程基本都在大脑特异区域完成。大脑由上百亿神经元（亦称神经细胞）构成，这些神经元之间通过特定方式实现彼此间交流，以达到协调控制机体各种行为的目的。神经元活性受电信号影响。 正常情况下，神经元细胞膜内外两侧阴阳离子分布不均匀（这种现象称为极性）：膜内钾离子浓度远高于膜外，膜外钠离子浓度又远高于膜内，最终形成一个外正内负的状态。未受刺激时（静息状态），规定膜外电位为0，则哺乳动物神经元膜内电位为负值，约-70mV，称为静息电位；外界刺激可导致离子通道打开，由于离子移动而引起膜两侧离子浓度发生变化，电位差也随之改变。如果-70mV向0方向改变，则称去极化（电位为0意味着内外无离子浓度差距，极化消失）；相反，-70mV向更大负值变化则称超极化（意味着离子分布不均匀加剧）。 一般而言，去极化伴随神经元激活，而超极化则意味着神经元抑制，因此通过改变神经元细胞膜内外离子分布可实现精准控制神经元活性的目的。 1979年，美国索尔克研究所著名科学家、DNA双螺旋提出者之一克里克（Francis Crick，1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者）在《科学美国人》发表一篇文章 [13]，对脑科学未来的发展进行展望。古典神经生物学家通常采用电极刺激大脑特定区域神经元的方式来影响行为，克里克认为这种方法破坏性大且精确性不高，比如无法准确区分不同的神经元，这些因素导致所得结果准确性差。 为此，克里克提出应开发一种精确控制神经元活性的方法，允许研究根据需要只对特定神经元打开或关闭，同时不影响非相关神经元。具有分子生物学背景的克里克进一步指出可以对神经元细胞进行遗传改造，从而使它们可对外界信号（如光刺激）产生精准性应答。这一理念建立了光遗传学的思想雏形。 尽管光控细胞行为的理念已经提出，但真正实现则需要有可行的工具。2002年，这一想法终于首次变为现实。 神经光控 米森伯克（Gero Andreas Miesenböck）是一位奥地利神经科学家，跟随鲁斯曼（James Edward Rothman，2013年诺贝尔生理学或医学奖获得者）开展博士后研究。他主要借助荧光系统来检测神经元内囊泡运输，因而对光产生浓厚兴趣。 1999年，米森伯克建立自己的实验室，开始独立的科研生涯，目光锁定神经生物学。米森伯克对整个神经生物学领域一知半解，可以说有点 “门外汉” 的味道，但是恰恰这个因素反而使他在光遗传学方面首先完成突破，因为他不会受主流观点所羁绊。生命科学研究的基本策略在于首先控制某种因素（干预），然后依据结果确定因果关系，如敲除特定基因后动物出现某种表型异常（如个子变矮），据此可认为该基因参与了某个过程（如肢体发育）。 然而，由于神经系统自身的复杂性，长期以来神经生物学家主要依赖形态观察，而缺乏更多有效的干预手段。米森伯克想改变这一现状，他完全从一个生物学家的视点来看待这个问题，因此想为神经元安装一套感光系统（遗传学操作），然后借助光照（光学）来达到控制神经元的目的 [14]。为尽快实现这一目标，米森伯克邀请鲁斯曼的另一位学生、自己的师弟泽梅尔曼（Boris Valery Zemelman）加入团队，启动光控神经元活性的研究计划（图5）。

导读：自2017年来，二维磁性在单层材料中的实现使得二维磁性材料受到了大的关注。范德瓦尔斯磁体让我们对二维限下的磁性有了更进一步的了解，不同磁结构的范德瓦尔斯磁体使得实验上探究二维下的磁学模型成为可能。例如，在单层CrI3中发现Ising铁磁，而XY模型的NiPS3在单层限下的磁性会被抑制。除了这些，有着变磁行为的范德瓦尔斯磁体更为有趣，比如在少层CrCl3中由于奇数层存在着未补偿磁矩，使得奇数层存在着spin-flop转变，而偶数层则没有。目前，现存的二维磁性材料非常稀少，这意味着新范德瓦尔斯磁体的发现，不仅仅有助于二维磁性的研究，更是为二维自旋电子学器件的应用提供了材料基础[1]。相比于传统的三维空间结构，二维层状磁性材料因其原子层间较弱的范德华尔斯作用力，能够人为操控其层间堆叠方式，进而有可能影响其磁耦合特性，为新型二维自旋器件的研制提供新思路。然而，堆叠方式与磁耦合间的关联机制仍不甚明晰，需要借助先进的扫描探针技术才能实现在原子层面的直接实验观测。美国RHK公司所提供的先进R9plus扫描探针显微镜控制器可以有效结合课题组自主研发的扫描探针设备，同时给予高效率的扫描控制，从而可以针对二维磁性材料应用领域展开更为深入的研究。本文重点介绍国内课题组灵活运用RHK公司扫描探针控制器，配合自主研发设计的扫描探针设备所开展的一系列国际前沿性二维材料领域的研究工作，其中各研究工作当前已在国际SCI核心学术期刊发表。科学成果的突破，离不开实验技术的不断攻坚克难。复旦大学物理学系教授高春雷、吴施伟团队通过团队自主研发搭建的扫描探针设备创造性地将原位化合物分子束外延生长技术和自旋化扫描隧道显微镜相结合，在原子层面彻底厘清了双层二维磁性半导体溴化铬（CrBr3）的层间堆叠和磁耦合间的关联，为二维磁性的调控指出了新的维度。相关研究成果以 《范德华尔斯堆叠依赖的层间磁耦合的直接观测》（“Direct observation of van der Waals stacking dependent interlayer magnetism”）为题发表于《科学》（Science）主刊，其中复旦大学物理学系博士后陈维炯为作者[2]。图中所示为陈博士与RHK技术总监进行深入的技术探讨，现场摸索优化测试信号，并详细沟通具体的测量细节，为后续高效率提取高质量大数据做准备。 课题组运用自主研制的自旋化扫描隧道显微镜测量技术，结合RHK公司先进的扫描探针显微镜控制器对自主研发实验设备实现测量调控，团队进一步在原子分辨下获取了样品磁化方向的相对变化，从而实现了实验突破，揭秘材料堆叠方式与磁耦合之间的直接关联性。团队以CrBr3双层膜作为主要研究对象和潜在突破口。双层CrBr3间较弱的范德瓦尔斯力赋予层间发生相对转动和平移的“自由”，从而使堆叠方式多样化成为可能。确实，在实验中获得的CrBr3双层膜具有两种不同的转动堆叠结构（H型和R型），分别对应迥异的结构对称性。其中，R型堆叠结构中，双层膜上下两层间同向平行排列，且沿晶体镜面方向作一定平移；H型堆叠结构中，双层膜上下两层之间旋转了180度，反向平行交错排列。这两种结构均是在相应的体材料中从未发现过的全新堆叠结构。至此，团队率先在原子尺度阐明了CrBr3堆叠结构与层间铁磁、反铁磁耦合的直接关联，为理解三卤化铬家族CrX3中不同成员的迥异磁耦合提供了指导。H型和R型堆叠的CrBr3双层膜自旋化扫描隧道显微镜测量 更多精彩案例： 《Nature》子刊：中国科大扭转双层石墨烯重要进展！ 范德瓦尔斯堆叠的双层石墨烯具有一系列新奇的电学性质（例如，电场可调控的能隙、随扭转转角变化的范霍夫奇点以及一维拓扑边界态等）。当双层石墨烯的扭转转角减小到一系列特定的值（魔角）时，体系的费米面附近出现平带，电子在能量空间高度局域，电子-电子相互作用显著增强，出现莫特缘体和反常超导量子物态。另一方面，这些新奇的性质与双层石墨烯体系的扭转角度有着严格的依赖关系，体系层间相互作用随着转角减小会逐渐增强，因此探寻和研究这种层间耦合对理解扭转双层石墨烯的电子结构和物理性质至关重要。中国科学技术大学合肥微尺度物质科学研究中心国际功能材料量子设计中心（ICQD）物理系秦胜勇教授与武汉大学袁声军教授及其他国内外同行合作，利用扫描隧道显微镜和扫描隧道谱，次在双层转角石墨烯体系中发现了本征赝磁场存在的重要证据，结合大尺度理论计算指出该赝磁场来源于层间相互作用导致的非均匀晶格重构。相关研究成果以“Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene”为题，于2020年发表于《自然通讯》（Nature Communications 2020,11,371）上[3]。图：小角度双层石墨烯中本征赝磁场的发现。对于转角为0.48度的双层石墨烯，在不加外磁场情况下，实验发现了贋朗道能（图b），理论计算进一步验证了这种贋磁场行为（图c），并估算出贋磁场值大约为6特斯拉（图e）。 该团队系统研究了小角度下（RHK公司提供的R9plus扫描探针显微镜强有力的为国内自主研发技术提供有力保障，除了在科研领域内重点关注的二维材料发挥重要作用以外，也对国内其它相关扫描探针设备研发领域课题组提供技术支持。中国科学技术大学陆轻铀教授团队与中国科学院强磁场科学中心、新加坡国立大学等单位合作，利用扫描探针控制器实现了高精度的磁力显微镜观察表征，报告了在超薄BaTiO3/SrRuO3 (BTO/SRO)双层异质结构中发现铁电体（FE）驱动的、高度可调谐的磁性斯格明子。在BTO中，FE驱动的离子位移可以穿过异质界面，并继续为多个单元进入SRO。这种所谓的FE邻近效应已经在不同的FE/金属氧化物异质界面中得到了预测和证实。在BTO/SRO异质结构中，这种效应可以诱导相当大的DMI，从而稳定强大的磁性物质。此外，通过利用BTO覆盖层的FE化，可以实现对斯格明子性质的局部、可逆和非易失性控制。这种铁电可调的斯格明子系统为设计具有高集成性和可寻址性的基于斯格明子的功能设备提供了一个潜在的方向。相关成果以题为“Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures”发表在了Nat. Mater.上[4]。B20S5样品中磁性斯格明子的磁力显微镜表征 除此之外该课题组也对二维过渡金属硫化物材料MoTe2温度依赖的表面STM图像、电子结构、晶格动力学和拓扑性质进行了研究。研究结果以Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td-MoTe2 at low temperature为题，发表在美国物理学会杂志《物理评论B》上。该工作为二维过渡金属硫化物材料MX2的低温研究、实验制备和器件开发提供了直接的理论支持，其揭示的MoTe2低温下反常物性的内在物理机制对其它具有内在MX2八面体结构畸变的二维材料同样具有参考价值[5]。学术工作之外，该课题组在仪器设备研发方面也取得了优异的成果，课题组在国际上次研制成功混合磁体端条件下原子分辨扫描隧道显微镜（STM），相关研究成果发表在显微镜领域著名期刊Ultramicroscopy和著名仪器刊物Review of Scientific Instruments上。此工作利用混合磁体搭配RHK公司扫描探针设备开展原子分辨成像研究，对于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。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。该系统将一段螺纹密封式胶囊腔体通过一根长弹簧悬吊于混合磁体中心，并将STM核心镜体悬吊于胶囊腔体内用以减弱声音振动干扰。经测试，该STM在27.5特斯拉超强磁场下依然保持原子分辨。由于没有真空、低温环境的保护，搭建混合磁体超强磁场、超强振动和声音环境下的室温大气STM难度更大。此前，国际上还未曾报道过水冷磁体或混合磁体中的室温大气STM[6]。混合磁体STM系统：（a）混合磁体照片；（b）混合磁体STM系统简图；（c）STM镜体；（i-iv）分别为0T、21.3T、28.3T、30.1T磁场强度下石墨的原子分辨STM图像。 参考文献：1. Peng, Y., et al., A Quaternary van der Waals Ferromagnetic Semiconductor AgVP2Se6. Advanced Functional Materials, 2020. 30(34): p. 1910036.2. Chen, W., et al., Direct observation of van der Waals stacking-dependent interlayer magnetism. Science, 2019. 366(6468): p. 983-987.3. Shi, H., et al., Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 371.4. Wang, L., et al., Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures. Nat Mater, 2018. 17(12): p. 1087-1094.5. Ge, Y., et al., Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td?MoTe2 at low temperature. Physical Review B, 2020. 101(10).6. Meng, W., et al., 30 T scanning tunnelling microscope in a hybrid magnet with essentially non-metallic design. Ultramicroscopy, 2020. 212: p. 112975.

自二维磁性材料被成功制备以来，人们一直度关注磁性的调控，特别是对三碘化铬（CrI3）而言，更是受到广泛的研究和众多的文献报道。CrI3薄片可以很容易地从大块CrI3中剥离，就像石墨烯可以从石墨中剥离一样。也有多篇文献报道CrI3单分子膜具有层间反铁磁序，并且在施加外场后，可以实现从反铁磁性到铁磁性的转变，并观察到巨大的隧穿磁阻。令人惊讶的是，CrI3双层膜表现出反铁磁性，而三层膜又是铁磁性的。近期，Jie Shan和Kin Fai Mak（美国康奈尔大学）的研究小组在理解CrI3薄膜厚度对磁基态依赖性的物理起源方面取得了显著突破。此外，他们的研究成果为类似薄膜的磁性调控开辟了道路。在他们的研究中，基于attocube的低温恒温器在各种实验技术中都起到了关键性作用。该课题组的研究成果近期发表了多篇论文。详细的发现如下：材料科学家不仅要了解材料的特性，而且要能设计出具有所需特性的材料并在器件中实现。当涉及到设计所需的性能，范德瓦尔斯材料（vdWMs）已被证明是特别有益的。然而，在范德瓦尔斯材料中缺乏磁性材料，磁性材料在技术上可用于数据存储或传感器。CrI3是一种罕见的具有本征磁性的范德瓦尔斯材料，尽管这种情况只发生在低温下并且材料对空气敏感。CrI3近年来已成为研究和开发范德瓦尔斯材料有用特性的重要平台。图1. 双层CrI3中，磁圆二色信号在不同温度下随磁场变化曲线，揭示了压致铁磁性在~60 K下仍然存在[1]。 Jie Shan和Kin Fai Mak（美国康奈尔大学）的小组以面向应用的方式广泛研究了CrI3薄片的磁有序性。研究成果显示CrI3中的层间反铁磁耦合在转变为铁磁性之前，可以在压力下被调谐近100%[1]。此外，在双层CrI3中，通过电场调控技术，证明了反铁磁共振在几十GHz范围内的可调谐性，表明了CrI3在超高速数据存储和处理方面的潜力[2]。图2. CrI3制成的机械谐振器中，机械振幅随驱动频率在磁场中的变化（磁场扫描范围-1T-1T）[3]。 研究也为磁驱动和磁传感的潜在应用奠定了基础。该小组证明了双层反铁磁CrI3中的磁致伸缩：在由CrI3制成的机械谐振器中，共振频率取决于材料的磁性状态[3]。图3. 基于双层CrI3的电学器件光学照片[4]。 利用电场控制CrI3层间磁序的特性，课题组设计并测试了一种基于CrI3的自旋晶体管。该器件中的磁化配置不受自旋电流控制，而由栅电压控制，自旋晶体管可以实现约400%的电导比，这适用于非易失性存储器应用[4]。以上的结果是借助于attoDRY1000和attoDRY2100低温恒温器获得的，这些低温恒温器可以与拉曼光谱、磁圆二色性、磁光克尔效应和隧道磁阻测量等多种实验技术结合使用。图4：低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列，超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素。https://qd-china.com/zh/pro/detail/3/1912041697862 attoDRY2100+CFM I主要技术特点：+ 应用范围广泛: PL/EL/ Raman等光谱测量+ 变温范围：1.8K - 300K+ 空间分辨率：+ 精细扫描范围：30 mm X 30 mm@4K+ 可进行电学测量，配备标准chip carrier+ 可升到AFM/MFM、PFM、ct-AFM、KPFM、SHPM等功能参考文献：[1] T. Li et al., Pressure-controlled interlayer magnetism in atomically thin CrI3, Nature Mater. 18, 1303 (2019)[2] X.-X. Zhang et al., Gate-tunable spin waves in antiferromagnetic atomic bilayers, Nature Mater. 19, 838 (2020)[3] S. Jiang et al., Exchange magnetostriction in two-dimensional antiferromagnets, Nature Mater. 19, 1295 (2020)[4] S. Jiang et al., Spin tunnel field-effect transistors based on two-dimensional van der Waals heterostructures, Nature Electron. 2, 159 (2019)

【科学背景】二维（2D）材料家族在过去二十年显著扩展，包括近2000种理论预测和数百种实验室可接近的物种。这一演变与材料制备技术的进步密切相关。传统的机械剥离从体块晶体中开创性地发现和分离了石墨烯，提供了高质量材料，但在大规模生产中面临挑战。溶液基剥离等替代方法虽然提供了2D材料的可伸缩性，但可能引入缺陷、杂质和化学修饰。与此相比，外延生长技术通过在各种基底上组装原子或分子成为2D材料，无需晶格匹配要求，并能精确控制成分和晶质，展示了制造大面积高质量单晶薄膜的潜力。二维材料外延的概念可以追溯到20世纪60年代，当时John May在高温金属基底上的烃类中发现了未指定的低能电子衍射图案，并将其归因为‘单层石墨’的生长。1984年，Koma等人提出了“范德瓦尔斯（vdW）外延”这一术语，用于在剥离的MoS2表面上制造亚纳米NbSe2薄膜。然而，这些初探一直局限于表面物理学领域，未能引起广泛关注。随着2004年石墨烯的发现和分离，这一领域经历了转变，激发了一系列探索和特征性2D vdW材料及其同质结构外延生长的突破性‘浪潮’。第一波浪由2009年在铜箔上合成单层石墨烯开启，随后十年揭示了外延机制，推动了单晶薄膜的工业化生产。接连而来的浪潮归因于二维六角硼氮化物（hBN）和过渡金属二硫化物（TMDCs）的外延，最近实现了英寸大小的单晶。此外，人工多层系统中的扭转电子学和moire光子学推动了另一波，用于直接生长具有控制堆叠和扭转角度的垂直同质结构。北京大学刘开辉团队最新论文表示，新兴二维材料外延的前景广阔，可能涵盖单元素物种（如黑磷、硼烯和碲烯）以及各种化合物如硫化物、硼化物、碳化物等。每一波浪都带来独特的挑战，但普遍的外延原则在这些进展中是潜在且必要的。随着科学家们不断提出新的技术和策略，如何有效应对这些挑战并推动新材料的应用和工业化成为了当前研究的关键焦点。【科学亮点】（1）在二维材料研究领域，实验揭示了机械剥离技术从体块晶体中分离出石墨烯，并且成功实现了高质量材料的获得。（2）替代的溶液基剥离方法被引入以扩展2D材料的可伸缩性，但引入了潜在的缺陷和杂质，同时也进行了化学修饰。然而，外延生长技术通过在各种基底上组装原子或分子成2D材料，无需晶格匹配要求，为制造大面积、高质量的单晶薄膜提供了精确的成分和晶质控制。（3）二维材料外延的历史可以追溯到1960年代，当时John May首次在高温金属基底上观察到未指定的低能电子衍射图案，推动了“单层石墨”生长的初步探索。（4）1984年，Koma等人提出了“范德瓦尔斯（vdW）外延”概念，用于在MoS2表面上制造亚纳米NbSe2薄膜。这些探索初期局限于表面物理学界，未引起广泛关注。（5）随着2004年石墨烯的发现和分离，二维材料外延领域经历了转变，激发了一系列在探索和外延生长典型2D vdW材料及其同质结构方面的突破性‘浪潮’。（6）外延技术的进步推动了二维六角硼氮化物（hBN）和过渡金属二硫化物（TMDCs）的生长，最近实现了英寸大小的单晶，展示了制造大面积、高质量单晶薄膜的潜力。【科学图文】图1：二维2D 范德华 van der Waals，vDW材料及其同质结构外延生长的代表性进展。图2：单畴的成核控制。图3：多域定向控制。图4：均匀多层膜的制备。图5: 转角同质结构的制造。【科学结论】在过去的十年中，二维范德瓦尔斯（vdW）材料外延生长取得了显著进展，从平面单晶单层发展到垂直多层结构。一些典型材料的制备已经达到了先进阶段，例如工业规模生产石墨烯单晶薄膜，英寸尺寸的hBN单晶单层合成，以及TMDC半导体达到标准300毫米晶片大小，与主流硅技术对接134。此外，具有平行堆叠或精确扭转角度控制的同质结构多层外延也有了一定的阶段性进展。我们在本综述中总结了这些案例背后的策略，并相信它们可以进一步扩展到其他外延技术或二维系统中。复杂vdW化合物如金属氧化物或氢氧化物的单晶外延生长，目前正处于探索阶段，遵循这些已建立的策略。在器件应用场景中，二维结构理想情况下应在材料制备过程中启动和形成。对绝缘晶片上的二维薄膜进行直接生长或晶片规模的转移技术是将二维场效应晶体管纳入未来大规模集成器件至关重要的。需要制定经济实惠的热预算解决方案，以适应材料生长和随后器件制造与后端线路工艺的兼容性。下一步是建立从材料设计到封装和器件集成的工业链桥梁。最终，一旦二维材料的生长准备水平和生产复制性达到硅晶片的水平，它们从研究（实验室）到设计和制造（工厂）的转变将指日可待。原文详情：Liu, C., Liu, T., Zhang, Z. et al. Understanding epitaxial growth of two-dimensional materials and their homostructures. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01704-3

p 　　近日《科学进展》上的一项研究发现，微塑料(MP)无处不在，这种尺寸颗粒小于5毫米的塑料颗粒以及纺织纤维，即便在北极地区也已经有相当数量的存在。在德国阿尔弗雷德· 魏格纳极地与海洋研究所，由梅勒妮· 伯格曼博士领导的研究团队试图弄明白：这些微塑料是如何到达北极的? /p p 　　经过研究分析，他们发现微塑料可能是通过空中运输，然后以降雪的形式到达北极。此前已有研究发现湿沉降(如降雪、降雨)后，微塑料的浓度会增加。 为了评估大气沉降物是否是微塑料进入北极的途径，研究人员取样了弗拉姆海峡、斯瓦尔巴特群岛漂流浮冰上的雪进行研究。弗拉姆海峡位于位于格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间，是通往北冰洋的主要入境门户之一 而斯瓦尔巴特群岛是位于北极地区的群岛，最接近北极的可居住地区之一。另外，通过比较偏远地区的瑞士阿尔卑斯山和人口稠密地区的不来梅、巴伐利亚的欧洲雪样，对照北极的微塑料浓度，研究人员发现，尽管北极地区每升积雪含有0 到14.4 × 10³ 个微塑料，明显低于欧洲地区每升积雪含有0.19 × 10³ 到 154 × 10³ 个微塑料，但这一数据仍相当可观。与此同时，人口稠密地区大气沉降物中的微塑料浓度也高于人口相对稀疏的地区。 空气中的微塑料可以吸入到人类和动物体内。研究人员认为，尽管对空气传播微塑料的研究有限，但必须采取预防措施以降低空气传播微塑料的污染风险。 /p p 　　自2002年以来，伯格曼和她的同事们一直在研究北极海底的塑料。在过去十年左右的时间里，他们注意到可检测到的数量大幅增加，其中一个站点的数量增加了10倍。在深海沉积物中，他们在每千克泥浆中发现了大约6000个颗粒。海冰的含量甚至更高——每升融化的冰中有12000个颗粒。 /p p 　　其他研究人员发现，北极地表水的微塑料浓度是世界上所有海洋中最高的。研究表明，这其中大部分是由墨西哥湾流和大西洋洋流向北运送而来。 /p p 　　但是伯格曼和同事想知道，大气是不是微塑料移动的另一条路线。法国和中国的研究人员曾在城市附近的空气中发现了塑料颗粒。最近的一项研究发现，比利牛斯山脉的一部分沉积物极为偏远，也一定从空中飘来。 /p p 　　伯格曼说，事实证明，来自弗莱姆海峡浮冰的雪样含有高浓度的微塑料。海峡中部的一个样本每升含有14000个粒子，所有样本的平均值为1800个粒子。作为对比，研究人员还分析了德国北部和阿尔卑斯山附近的积雪。这些样品中测量到的微塑料含量要高得多，平均每升有24600个微粒，显然是更靠近城市的缘故。但研究团队指出，在北极发现的微塑料颗粒数量很大，表明大气受到了严重污染。 /p p 　　“基本上微塑料无处不在，”伯格曼说，“空中运输是将微塑料运输到地球最偏远地区的途径。” /p p 　　近年来，微塑料的问题越来越受到研究者和环保机构的关注。2019年7月，由世界自然基金会(WWF)委托澳大利亚卡斯尔大学编写的研究发现，普通人每周摄入5克塑料，相当于一张信用卡的塑料微粒。微塑料正在污染于人们呼吸的空气、喝的水、吃的食物，也影响了自然环境中大多数物种的生存。动物摄入大量塑料无法通过消化系统排出体外，导致内伤、消化障碍甚至死亡。这并非北冰洋第一次发现微塑料的踪迹。2018年，由魏格纳极地与海洋研究所研究人员伊尔卡· 皮肯(Ilka Peeken)担任第一作者、此次论文通讯作者伯格曼参与的研究表明，北冰洋每升海冰含有超过12000个微塑料颗粒。北冰洋微塑料移动到北冰洋与洋流作用有关,同时北极地区不断扩大的航运和捕捞活动也增加了塑料颗粒物污染。 在美国《国家地理》的报道中，多伦多大学的微塑料研究人员切尔西· 罗奇曼在得知这些颗粒通过大气传输时，感到很惊讶。 “但是，如果我们退一步看看大局，就会知道这对持久性污染物来说并不是新鲜事。” 她说道。 /p p 　　美国《国家地理》杂志援引加拿大野生动物服务局野生动物健康部门负责人珍妮弗· 普罗文彻表示，这项新研究揭示了微型塑料在大气中传播的现实。 /p p 　　“有太多关于海洋垃圾带，或者鼻子里插着吸管的海龟的消息，所有这些东西，都让人们认为塑料污染是一个大洋中部的问题，”普罗文彻说，“我们在这方面做的越多，就越能了解到这不仅是一个海洋中的问题。这是水体、陆地、空气的问题，是热带问题，这也是一个北极问题。” /p

7月3日，巴基斯坦萨希瓦尔燃煤电站项目竣工仪式在巴东部旁遮普省萨希瓦尔市举行，标志着中巴经济走廊首个大型能源项目全面建成并实现投产发电。作为中国火力发电行业燃料管理领域领先的设备和解决方案供应商，三德科技（300515.SZ）为该项目提供全套煤质检测仪器设备，服务巴基斯坦萨希瓦尔燃煤电站燃料管理。萨希瓦尔燃煤电站项目全貌（图片源自人民网） 萨希瓦尔燃煤电站项目是中巴经济走廊优先实施项目，“一带一路”倡议的重点工程之一。项目总装机132万千瓦，为超临界燃煤发电机组，由中国华能山东发电有限公司和山东如意控股集团共同投资建设。据人民网报道，该电站自开工建设到建成投产不到两年，创造了中国海外同类型机组建设速度新纪录，被巴基斯坦政府誉为“巴电力建设史上的奇迹”。旁遮普省首席部长沙赫巴兹谢里夫、中国国家能源局局长努尔白克力、华能集团董事长兼党组书记曹培玺、中国驻巴大使孙卫东、山东如意控股集团董事长邱亚夫等中巴各界1000余人出席竣工仪式。萨希瓦尔燃煤电站竣工庆典仪式举办现场（图片源自人民网）三德科技（300515.SZ）于2016年9月中标巴基斯坦萨希瓦尔2×660MW燃煤电站工程化学实验室项目，为该电站提供量热仪、红外碳氢仪、定硫仪、工业分析仪、灰挥测试仪、灰熔融性测试仪等全套煤质分析检测仪器。2017年4月底，三德科技（300515.SZ）安排专业技术人员到该电厂进行上述仪器的安装调试；经过十余天的紧张工作，至5月12日，该批仪器完成调试并验收合格投运。在此期间，三德科技（300515.SZ）技术人员对客户的化验人员进行了精心培训。截至目前，所有仪器均运行稳定。图为电厂实验员与SDTGA5000a工业分析仪合影图为电厂实验员操作SDS系列库仑定硫仪图为电厂实验员操作SDTGA200灰挥测试仪

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

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在二维范德瓦尔斯材料固态自旋色心领域取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺研究组与匈牙利魏格纳物理研究中心教授AdamGali等合作，实验研究并理论解释了六方氮化硼（hexagonalboronnitride，hBN）中带负电硼空位（VB-）色心受磁场调制的自旋相干动力学行为，揭示了hBN中VB-色心电子自旋与核自旋之间的相干耦合和弛豫机制，这对发展基于二维范德瓦尔斯材料的相干自旋系统及低维量子器件具有重要意义。9月29日，相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。 近年来，研究发现，宽禁带范德瓦尔斯材料hBN是室温自旋色心的优秀宿主。范德瓦尔斯材料通过简单的机械剥离便可制备为原子厚度的二维结构，且可与多种微纳结构相耦合，在低维量子器件制备和近场传感探测等方面比三维体材料具有天然优势，因而hBN中的自旋色心成为固态自旋色心领域的研究热点。目前，研究最广泛的hBN自旋色心为VB-色心，且集中于VB-的电子自旋，而对VB-电子自旋周围的核自旋缺乏深入研究及观测。由于色心周围的核自旋是固态自旋维度扩展的主要途径之一，且是造成固态自旋弛豫的主要因素。因此，VB-色心的电子自旋与周围核自旋耦合形成的多自旋体系的相干动力学研究，对推动基于范德瓦尔斯材料的固态量子自旋技术至关重要。本工作中，研究组使用中子辐照技术在hBN中制备出高浓度的VB-色心样品，并利用ODMR（optical probing magnetic resonance）技术探测VB-自旋能级结构，观测到VB-色心中电子自旋与3个最近邻14N核自旋相互作用产生的超精细劈裂以及14N核自旋偏振随磁场增强的极化现象。同时，研究组对VB-进行多项室温相干操控和探测，包括Rabi振荡、自旋回波、Ramsey干涉探测等。探测结果表明，VB-自旋受到明显的核自旋相干调制，且核自旋调制效应会随磁场增加而变强。为进一步揭示相关现象的内在动力学机制，研究组理论构建了VB-电子与最近邻14N核自旋组成的4自旋系统，并对该4自旋系统的多种动力学性质进行无参数（parameterfree）的理论模拟。结合实验与模拟结果，研究组发现VB-色心中存在较强的电子与核自旋相互作用，同时最近邻14N核自旋极化也受到显著的驱动微波动态调制。此外，研究组还在理论模拟中引入了包含127个14N和11B的多体核自旋环境，并模拟了与之相互作用的开放4自旋VB-系统的动力学行为。通过对照实验和理论结果，研究组发现11B核自旋环境主导了VB-色心的自旋弛豫，而磁场能够减弱核自旋环境的弛豫效应并增强VB-电子与最近邻14N的相干耦合。（a）VB-色心的原子结构示意图；（b）VB-色心的电子自旋能级结构；（c）不同磁场下VB-色心的ODMR信号；（d）不同磁场下VB-色心的Rabi振荡信号。该研究从实验和理论上揭示了VB-色心中存在显著的电子和最近邻14N核自旋相干耦合，以及多体11B核自旋环境导致的VB-色心自旋弛豫。该工作为将VB-相干操控自旋拓展至核自旋以及发展相关低维固态量子系统奠定了基础。研究工作得到科技部、国家自然科学基金、中科院和合肥国家实验室等的支持。

5月29日消息，马来西亚总理安瓦尔在本周二的“2024 年东南亚半导体展”启动仪式上，公布了该国的“国家半导体产业战略”（NSS），计划直接向该国半导体产业提供至少250亿令吉（约合53亿美元或人民币385.3亿元）的补贴，并吸引至少5000亿令吉（约合1062亿美元或人民币7705亿元）的本土及外国的企业投资，主要投向芯片设计、先进封装和半导体制造设备等关键领域。显然，马来西亚是希望通过提供53亿美元的半导体补贴，来撬动约1062亿美元的半导体投资。虽然53亿美元的补贴并不多，但是凭借马来西亚在半导体产业链当中的关键地位及当地半导体产业的集群优势和成本优势，特别是在中美科技战及地缘政治冲突影响下，已经是成为了众多半导体厂商供应链多元化布局的一大战略要地。三个阶段，五个目标具体来说，由国际贸易及工业部（MITI）牵头的国家半导体战略（NSS）将会分三个阶段：第一阶段，利用马来西亚现有的行业产能和能力来支持外包半导体组装和测试（OSAT）的现代化。第二阶段，将专注于尖端逻辑和存储芯片的设计、制造和测试。第三阶段：将继续加倍投入，以支持马来西亚企业发展成为世界一流的半导体设计、先进封装和制造设备公司。在这三个阶段计划的基础上，马来西亚政府也提出了五个目标：1、吸引了5000亿令吉的投资，专注于IC设计、先进封装和晶圆制造。其中，马来西亚国内直接投资（DDI）的主要重点将放在集成电路（IC）设计、先进封装和半导体制造设备上。而外国直接投资（FDI）将以晶圆制造和半导体制造设备为重点的。值得一提的是，为了发展本土IC设计产业，马来西亚还在雪兰莪和槟城推出了两个IC设计园区，以提升该国在设计领域的全球地位，促进经济增长，并创造高价值就业机会。雪兰莪 IC 设计园将提升马来西亚在全球行业中的地位，而槟城峇六拜工业园占地 100 万平方英尺的全新 IC 设计和数字园则凸显了该州对创新、行业增长和人才吸引的承诺。2、建立至少 10 家本土芯片设计和先进封装公司，营收在 10 亿至 47 亿令吉之间，以及至少 100 家本土半导体相关公司，营收接近 10 亿令吉，为马来西亚工人创造更高的工资。3、与世界一流的大学和企业研发合作，将马来西亚发展成为全球半导体研发中心。4、培训和提高60000名马来西亚高技能工程师的技能。5、分配至少250亿令吉的财政拨款支持用于定向激励。安华还表示，为重申大马致力于成为半导体行业全球领导者的承诺，国家半导体战略任务组（NSSTF）将与国际贸易与工业部（MITI）下属的工程、科学与技术合作研究机构（Crest）作为秘书处，专注于促进创新、提高研发能力，并推动半导体技术商业化。“为了保持灵活性和敏捷性，NSS 将是一份动态文件，并根据需要不断发展，但我们始终坚定不移地希望通过我们的半导体产业，让马来西亚成为全球主要参与者，为所有人提供可访问的技术。”安瓦尔补充道。中美芯片战之下，马来西亚半导体产业发展加速虽然马来西亚并不属于传统意义上的科技强国，但是马来西亚却是世界前七大半导体产品出口地之一，也是全球半导体封装测试的主要中心之一。根据United Nations的数据显示，自2002年以来，马来西亚的集成电路出口份额一直是处于全球前列的位置。2018年马来西亚的集成电路出口份额已经超过了日本，与美国相当。根据资料显示，东南亚在全球封装测试市场的占有率为27%，而其中仅马来西亚就贡献了其中的一半（13%）。根据statista的数据显示，自2015年以来，马来西亚的半导体封测收入呈现出持续快速的增长，2019年已经达到了287.6亿美元。当然，除了封测之外，马来西亚也有一些在当地设计生产和销售的IDM公司。据不完全统计，目前，马来西亚有超过50家大型半导体公司，其中大多数是跨国公司（MNCs），包括英特尔、AMD、恩智浦、德州仪器、ASE、英飞凌、意法半导体、瑞萨、安世半导体、日月光、X-FAB、AVX、佳美工（Nippon Chemicon）、松下、村田等，大都在当地建立了自己的封测或元器件制造工厂。除了国际厂商以外，马来西亚本土的封测厂还包括Inari、Unisem（2018年已被华天科技以29.92亿元收购）等。另外，中国台湾地区的被动元件厂商华新科、旺诠、奇力新、广宇，在马来西亚也均设有工厂。近年来，随着新冠疫情、中美贸易战的影响，以及美国出台一系列出口管制政策限制中国半导体产业的发展，由此也引发了全球半导体供应链的重组，越来越多的半导体厂商开始加码投资马来西亚这个拥有半导体制造业集群优势的国家。比如，在2021年12月，英特尔宣布在马来西亚投资64.6亿美元，扩大其在槟城和吉打州先进封装能力；2021年12月，日本的罗姆半导体宣布在马来西亚的子公司投建新厂房，以扩大模拟LSI和晶体管的产能；2021年12月，安世半导体马来西亚芙蓉后端工厂开工建设，计划将该工厂的功率半导体产能提升85%；2022年2月，英飞凌宣布斥资逾20 亿欧元，在马来西亚居林工厂建造第三个厂区，用于生产碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）功率半导体产品；2022年5月，马来西亚科技公司Dagang Nexchange对外宣布，将与鸿海集团子公司BIH签订合作备忘录（MOU），双方将成立合资公司，在马来西亚兴建与营运一座12吋晶圆厂，月产能规划4万片，锁定28/40nm成熟制程；2022年11月，中国台湾封测大厂日月光宣布，在马来西亚槟城举行新的半导体封测厂（四厂及五厂）动工，新厂房计划于2025年完工。日月光表示，将在5年内投资3亿美金，扩大马来西亚生产厂房，采购先进设备，训练培养更多工程人才。2023年6月，德州仪器宣布，将投资额高达146亿令吉，分别在马来西亚吉隆坡和马六甲各自兴建一座半导体封测厂，预计这两座工厂最早将于2025年投产；2023年8月，博世宣布已在马来西亚槟城开设了一个新的芯片和传感器测试中心，耗资约6500万欧元。并计划在下一个十年中期，在此基础上再投资 2.85 亿欧元。根据FT的报道，2023年马来西亚的外国直接投资总额达到了128亿美元，超过了2013年至2020年七年的总和。最新的数据显示，马来西亚的电气和电子行业产值占据了全球后端半导体产业的 13%，在该国出口额当中的占比高达 40%，并在 2023 年对该国 GDP 贡献占比约 5.8%。为了发展半导体产业，马来西亚此前就推动了新的工业总体规划（NIMP）2030，希望发展更多的前端制造能力，例如集成电路设计、晶圆制造、半导体机械和设备制造。而此次马来西亚出台“国家半导体产业战略”则是进一步细化了该规划的实施步骤，并提供了资金支持。“今天，我将我们国家作为最中立、最不结盟的半导体生产地点，以帮助建立更安全、更有弹性的全球半导体供应链。”安瓦尔强调：“无论您是投资者、主权财富基金、制造商、工程师还是政策制定者，我们都欢迎您加入我们的变革之旅，共同为马来西亚和世界打造更具包容性、更具弹性和更具影响力的半导体未来。”

范德瓦尔斯异质结构中的莫尔超晶格现已成为研究量子现象的有力工具和载体。该领域的研究也成为目前国际上的热门研究方向之一。近期，加利福尼亚大学伯克利分校（University of California, Berkeley）王枫团队利用超精准强磁场低温光学系统-OptiCool搭建了精密的低温光学测量系统，对范德瓦尔斯异质中的激子相关特性进行了系统研究并取得重要成果。相关成果在今年8月分别发表于Nature Physics[1]和Nature[2]上。单层WSe2和莫尔WS2/WSe2异质结中的关联层间激子绝缘体该篇工作对由超薄hBN分隔的WSe2单层和WS2/WSe2莫尔双层组成的双层异质结中相关层间激子绝缘体进行了观察研究。研究发现当空穴的密度为每个莫尔晶格位置一个时，莫尔WS2/WSe2双层具有莫特绝缘体状态。当电子被添加到WS2/WSe2莫尔双层中的Mott绝缘体中并且相同数量的空穴被注入到WSe2单层中时，会出现一个新的层间激子绝缘体，其中WSe2单层中的空穴和掺杂莫特绝缘体中的电子通过层间库仑相互作用结合在一起。层间激子绝缘体在WSe2单层中空穴达到临界密度前是稳定的，当空穴数量超过临界密度时，层间激子就会解离。本文的研究表明了由于莫尔平带和较强层间电子相互作用之间的相互影响，在双层莫尔系统中实现量子相的可能性。由WS2/WSe2 莫尔双分子层和WSe2单分子层组成的双层异质结示意图双层的相关绝缘状态范德华超晶格中层内电荷转移激子人们发现过渡金属硫化物双层异质结形成的莫尔图案是用于研究非同寻常的关联电子相、新型磁学及有关的激子物理学现象的平台。目前人们虽然通过光学表征方法发现了新型莫尔激子态，但是对这种莫尔激子态的微观性质并不清楚，更多的依靠经验性的拟合模型。有鉴于此，加州大学伯克利分校王枫研究团队和Steven G. Louie研究团队通过大尺度第一性原理GW、Bethe -Salpeter计算并结合显微反射光谱，确定了WSe2/WS2莫尔超晶格中激子共振的性质，发现一系列通过常规模型无法发现的莫尔激子。计算结果给出了不同特征的莫尔激子，包括可调控的Wannier激子和以往未曾发现的层内电荷转移激子。作者通过莫尔激子不同共振形成的载流子密度和磁场响应变化的特点，证实了这些激子的存在。这项研究展示了过渡金属硫化物的莫尔超晶格能够形成非平凡的激子态，提出了通过设计特定空间特征的激发态来调节莫尔体系中的多体物理的新方法。莫尔超晶格的重建旋转排列的WSe2/WS2层内激子的光谱和性质以上两个重要的科研工作中光学相关的测量是基于作者在超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCool 系统上搭建的光谱学测量系统完成的。高质量的实验数据反映出了测试系统具有杰出的灵敏度和稳定性。超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCoolOptiCool是Quantum Design于2018年2月推出的超精准全开放强磁场低温光学研究平台。系统拥有3.8英寸超大样品腔、双锥型劈裂磁体，可在超大空间为您提供高达±7T的磁场。多达7个侧面窗口、1个顶部超大窗口方便光线由各个方向引入样品腔，高度集成式的设计让您的样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。近期OptiCool又增加了新的选件，使得OptiCool的功能进一步增加，可以方便的应用于高压光谱和THz研究。OptiCool技术特点：▪ 全干式系统：完全无液氦系统，脉管制冷机。▪ 8个光学窗口：7个侧面窗口，1个顶部窗口▪ 超大磁场：±7T▪ 超低震动：▪ 新型磁体：同时满足超大磁场均匀区、大数值孔径的要求▪ 近工作距离选件：可选3 mm工作距离窗口，增透膜可选New▪ ZnSe窗口可用于THz研究New▪ 气路选件：系统可以集成气路，便于使用气膜高压腔进行高压光学测量New▪ 集成物镜：集成真空物镜、低温物镜、用户自定义物镜New▪ 控制柜电隔离：为确保微弱信号样品的电学测量，避免信号微扰的可能性New▪ 样品移动：可集成低温位移器New▪ 光纤选件：系统可集成光纤通道New▪ 底部窗口选件：可实现样品腔底部窗口，方面进行纵向的透射光学实验New参考文献：[1]. Zhang, Z., Regan, E.C., Wang, D. et al. Correlated interlayer exciton insulator in heterostructures of monolayer WSe2 and moiré WS2/WSe2. Nat. Phys. (2022). https://doi.org/10.1038/s41567-022-01702-z[2]. Naik, M.H., Regan, E.C., Zhang, Z. et al. Intralayer charge-transfer moiré excitons in van der Waals superlattices. Nature 609, 52–57 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04991-9相关产品：1、超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCool

2011-10-24 近日，Hexagon计量产业集团在其位于法国蒙特瓦尔 (Montoire)的ROMER关节臂测量机制造厂庆祝其建厂25周年。从1986年开始，ROMER关节臂已成为用途广、功能强的测量系统。 25年来，数以千计ROMER关节臂从蒙特瓦尔工厂发往全球各地，完成众多制造行业内工件的质量控制、数字化和快速再造等任务。 从创立之初，ROMER就立足于国际化的市场需求，牢牢占据着技术先锋的位置，并拥有多项尖端技术，如，主运动轴的无极旋转、灵活便携的管件测量技术及通过广泛验证的全集成激光扫描技术等等。同时，ROMER关节臂在美国也设立了生产基地。 2004年，ROMER成为Hexagon计量产业集团的一部分。作为集团全球研发体系的一分子，今天的ROMER提供了功能更为强大的测量系统。最新一代ROMER绝对关节臂，具备绝对编码技术、高效的激光扫描系统、WiFi无线网络和测头自动识别等功能。 许多早期制造的ROMER关节臂测量机今天仍然在正常使用中，例如，产于1986年，序列号为4和5的ROMER六轴系统在法国一家汽车公司庆祝其应用25周年；在欧洲一家航空航天企业，第一台ROMER管件检测系统，从1986年交付至今，每天都运行在生产线现场。 -------------------------------------------------------------------------------- 关于ROMER： ROMER是便携式关节臂测量机的创始者(于1986年创立于法国蒙特瓦尔)。ROMER核心竞争力源于技术前瞻性、技术专利、持续的品质提升以及国际化定位等。ROMER的产品还包括用于逆向工程的扫描测头、用于管件检测的非接触式测头和用于原型铣削的铣削头等。 更多详情欢迎访问海克斯康官方网站http://www.hexagonmetrology.com.cn

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 据悉，近年来，二维磁性材料在国际上成为备受关注的研究热点。它们能将自发磁化保持到单原胞层厚度，为人们理解和调控低维磁性提供了新的研究平台，也为二维磁性与自旋电子学器件的研发开辟了新的方向，在新型光电器件、自旋电子学器件等方面有着重要应用价值。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 尽管二维磁性材料的铁磁性质已有研究，但反铁磁态由于不具有宏观磁化，材料体系整体对外不表现出磁性，加之样品既薄又小，其实验研究是领域内的一大难题。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 针对这一问题，近日，复旦大学物理系吴施伟课题组与华盛顿大学许晓栋课题组合作，在二维磁性材料双层三碘化铬中观测到源于层间反铁磁结构的非互易二次谐波非线性光学响应，并揭示了三碘化铬中层间反铁磁耦合与范德瓦尔斯堆叠结构的关联。北京时间8月1日凌晨，相关研究成果以《反铁磁双层三碘化铬中巨大的非互易二次谐波产生》（“Giant nonreciprocal second harmonic generation from antiferromagnetic bilayer CrI3”）为题发表于《自然》（Nature）杂志。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 273px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4ab2a45d-ae2c-44ff-a0d7-2d4959a3a9a0.jpg" title=" caef76094b36acaf4a6e7356761eb51503e99cde.jpeg" alt=" caef76094b36acaf4a6e7356761eb51503e99cde.jpeg" width=" 400" height=" 273" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" font-family: & quot times new roman& quot font-size: 14px " 双层三碘化铬 图片来自复旦大学物理系网站 /span /p p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 将经典方法引入新领域 开辟广阔研究空间 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 研究工作中观测到的由层间反铁磁诱导的二次谐波响应让团队成员们非常兴奋，因为他们知道，这在二维材料的研究和非线性光学领域都具有重要的意义。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " “意义首先在于其独特性。”吴施伟介绍，迄今为止二维材料领域所研究的二次谐波大多由晶格结构的对称破缺引起。“对称破缺也就是破坏对称性，例如人的左右手原本是镜面对称的，如果一只手指受伤，那么镜面对称就破缺了。”而这种由磁结构产生的非互易二次谐波和前者有本质区别，从原理上就十分新颖。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 反铁磁材料由于没有宏观的磁矩，对外部的物理激励一般难以产生宏观的可测量的响应，对仅有几个原子层厚的二维反铁磁材料往往无能为力。“过去这个问题就像是灯光照不到的地方，一片黑暗无从下手。然而就是这样的一种‘暗’状态，现在能通过二次谐波的方式变‘亮’。这也是将一种经典的方法引入一个新领域的美妙所在。”吴施伟对此颇有感触。这种二次谐波过程对材料磁结构的对称性高度敏感，为二维磁性材料的研究开辟了广阔的研究空间。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 研究团队同时发现，双层反铁磁三碘化铬的二次谐波信号相比于过去已知的磁致二次谐波信号（例如氧化铬Cr2O3），在响应系数上有三个以上数量级的提升，比常规铁磁界面产生的二次谐波更是高出十个数量级。利用这一强烈的二次谐波信号，团队得以揭示双层三碘化铬的原胞层堆叠结构的对称性。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 吴施伟介绍，体材三碘化铬在高温下属于单斜（monoclinic）晶系，在低温下发生结构相变而变为菱形（rhombohedral）晶系，两者的差别在于范德瓦尔斯作用（一种原子或分子之间的相互作用力，相比于化学键的相互作用，范德瓦尔斯相互作用弱得多）的层间平移。但在寡层极限下，低温下的晶格堆叠结构还存在着争议。团队在实验中使用一束偏振光测量了材料在空间不同方向的极化，通过测量偏振极化的二次谐波信号，发现它与单斜晶格的堆叠结构都具备镜面对称性，这与国际上新近发表的理论计算结果一致，为研究二维材料层间堆叠结构与层间铁磁、反铁磁耦合的关联提供了新的实验证据和研究手段。 /span /p p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 创新研发实验系统 实现基础研究突破 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 研究团队在实验中探测的反铁磁材料仅有两个原胞层厚度（厚度在2nm以下），而在此条件下，中子散射等测量手段很难奏效。针对这一问题，团队基于过去多年在二维材料非线性光学研究领域的积累，运用了光学二次谐波这一方法来探测二维磁性材料的磁结构与相关特性。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 光学二次谐波过程对体系的对称性高度敏感，光学二次谐波的探测方法从体系的对称性入手，能够灵敏地探测体系的反铁磁性。与通常探测磁性的实验手段不同，它不依赖于材料的宏观磁性，而取决于微观磁结构造成的对称破缺。双层三碘化铬在反铁磁态下，其磁结构不但打破了时间反演对称性，也同时打破了空间反演对称性，由此产生强烈的非互易二次谐波响应。当体系升至转变温度以上、或施加面外磁场拉为铁磁态后，磁结构的对称性却发生了改变，这一二次谐波信号也随之消失。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 自2017年至今，两年的协力共进浇灌出如今的成果。团队首先利用实验室已有的无液氦可变温显微光学扫描成像系统进行了初步测量，但由于该系统没有磁场，很多关键的实验测量受到了限制。为解决这一问题，课题组成员攻坚克难，利用一套无液氦室温孔超导磁体，自主研发搭建了一套无液氦可变温强磁场显微光学扫描成像系统，并借助新系统实现强磁场下的光学测量，完成了关键数据的探测。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 据了解，该研究工作的合作团队还包括香港大学教授姚望、卡耐基梅隆大学教授肖笛、华盛顿大学教授曹霆、美国橡树岭国家实验室研究员Michael McGuire，以及我系教授刘韡韬、陈张海、高春雷等。吴施伟和许晓栋为文章的通讯作者，我系博士研究生孙泽元和易扬帆为共同第一作者。研究工作得到自然科学基金委、科技部重大研究计划和重点研发专项计划等项目经费的支持。 /span /p p br/ /p

【科学背景】随着科学界对强相关材料的探索不断深入，科学家对于多体系统中新奇量子现象的理解也在不断拓展。其中一个引人关注的领域是相关电子和空穴晶体的研究，这些晶体的共存为实现量子激子态提供了可能性，这些态具有反流超流性和长程量子纠缠等特性。这种研究引发了人们对相关电子和空穴晶体的性质、形成机制以及在材料中的实验验证的兴趣。在半导体物理学领域，当电子密度与晶格位点数一致时，强电子-电子相互作用会驱使新的晶体顺序形成，导致了Wigner晶体等现象的出现。而在掺杂的Mott绝缘体中，也可能出现电荷序等有趣的现象。然而，对于相关电子和空穴晶体的研究仍存在着一些挑战，包括如何在实验中实现这种晶体的形成，以及如何准确地观测和理解其微观结构。为了解决这些问题，科学家们进行了一系列研究，试图通过实验和理论模拟来揭示相关电子和空穴晶体的性质和形成机制。然而，由于目前可用的实验手段限制，例如扫描隧道显微镜（STM）无法同时可视化不同界面上的两个晶体，因此对于这种晶体的实验验证一直面临着挑战。为解决这一难题，新加坡国立大学Kostya S. Novoselov和吕炯等人在 “Nature Materials”上发题“Evidence for electron–hole crystals in a Mott insulator”的最新论文。本研究通过在石墨烯/几层α-RuCl3异质结构中实现非侵入式的范德瓦尔斯掺杂，成功地在掺杂的Mott绝缘体中观测到了相关电子和空穴晶体的存在。利用扫描隧道显微镜，科学家们能够在原子尺度上对这些晶体进行成像，并进一步理解了它们的微观结构和特性。通过这项研究，科学家们解决了相关电子和空穴晶体在自然材料中的实验验证问题，为进一步探索强相关材料中的量子现象和激子态提供了新的实验依据和理论基础。【科学亮点】(1) 实验首次在一个掺杂的 Mott 绝缘体，即 α-RuCl3，通过非侵入式的 van der Waals 掺杂方法，获得了相关的不平衡电子-空穴晶体。(2) 实验通过使用扫描隧道显微镜（STM）在实空间对 α-RuCl3 进行了原子级别的成像，发现了两种不同的电荷序：在更低的 Hubbard 带能量下，出现了一个以位点为中心的超晶格结构，而在更高的 Hubbard 带能量下，出现了旋转对称性破缺和键中心迹象，类似于一个角度为 98° 的超晶格。&bull 在更低的 Hubbard 带能量下，观察到的空穴晶体显示出一个以位点为中心的超晶格结构。&bull 而在更高的 Hubbard 带能量下，观察到的电子晶体则呈现出旋转对称性破缺和键中心迹象，形成了一个角度为 98° 的超晶格结构。&bull 通过对石墨烯中的 QPI（准粒子干涉）测量，实验验证了从石墨烯到 α-RuCl3 单元晶胞的额外电子转移量。(3) 进一步实验发现，通过控制门极诱导的电子注入，可以改变 UHB 电荷序的晶格配置，迫使成对的电子晶体重新排列成一个几乎具有六重对称性的更紧凑的晶格。【科学图文】图1. 用于STM研究G/α-RuCl3的二维范德瓦尔斯van der Waals，vDW异质结构。图2. G/α-RuCl3电子结构和偏压相关的STM图像。图3. 下哈伯德带lower Hubbard band，LHB和上哈伯德带upper Hubbard band，UHB能量时，两种不同的电荷序。图4. 载流子密度相关的上哈伯德带UHB电荷序。【科学结论】本研究发现了在可门极调控的电子储备系统中与之相关联的相关系统，创造了一个独特而多功能的平台，用于实现新颖的相关量子态。与最近关注的远距离分布在莫尔超晶格中的电子-空穴晶体的研究相辅相成，作者的研究揭示了在掺杂的多轨道Mott绝缘体中的相关驱动电子和空穴晶体，为在原子尺度上探索相关玻色态提供了机会。这一发现不仅为探索未知参数空间中的相关玻色相图提供了前所未有的机会，也为进一步的实验和理论研究提供了新的思路。通过对多轨道蜂窝Mott绝缘体中相关电子和空穴的研究，作者可以期待发现许多新颖的相关玻色态，这些成果将推动作者对相关量子相互作用的理解，促进相关材料领域的进一步发展。文献详情：Qiu, Z., Han, Y., Noori, K. et al. Evidence for electron–hole crystals in a Mott insulator. Nat. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-01910-3

近年来欧盟大力发展太阳能等可再生能源，然而由于欧洲地区日照时间少，不利于太阳能发电。而欧洲隔地中海相望的北非撒哈拉沙漠是世界公认的地球上日照最多的地区，因此近期欧盟加强了与北非的合作，欧盟和地中海沿岸的北非、中东地区共43个国家制定了&ldquo 地中海太阳能计划&rdquo ，将在未来20年将投资380亿到460亿欧元。欧盟还支持摩洛哥政府制定了&ldquo 摩洛哥太阳能发展计划&rdquo ，该计划将在摩洛哥5个地方实施，其中个项目在摩洛哥中部的沙漠城市瓦尔扎扎特（Ouarzazate）开展，计划在2015年前实现500兆瓦的太阳能电力生产能力，这也是全球的太阳能发电项目之一。 作为&ldquo 地中海太阳能计划&rdquo 的重要行动之一，2012年11月19日，欧洲投资银行（EIB）、法国开发署（AFD）、德国复兴信贷银行（KfW Entwicklungsbank）和摩洛哥太阳能管理局（MASEN）在摩洛哥城市马拉喀什签署了3亿欧元的贷款协议。此前，欧盟于2011年12月为该项目提供了3000万欧元的经费资助。这些资助和贷款将用于摩洛哥瓦尔扎扎特太阳能发电系统阶段的建设，包括装机容量达125-160兆瓦的抛物槽式太阳能集热发电站（Parabolic-trough CSP）和可以存储3个小时电力的储能设施建设。该项目是&ldquo 摩洛哥太阳能发展计划&rdquo 的个项目，也是&ldquo 地中海太阳能计划&rdquo 迄今为止的建设项目，到2020年将开发200亿瓦的太阳能电力。

报告简介： 经过数十年的耕耘积累，Quantum Design PPMS综合物性测量系统和MPMS磁学测量系统测量数据的准确性和可靠性得到了国际学术圈的公认，广泛被实验室采用。目前国内已购置QD设备的高校和研究机构多达上百家，相关的课题组广泛活跃在科学前沿并在国际期刊发布文章。通过对这些文章的学习，我们可以了解到众多开创性的工作。 本系列报告将为大家分享近期近日国内科研工作者利用QD测量系统在物理、化学和材料等领域的期刊发表的亮眼工作，探讨前沿热点材料的新奇物理机制以及新型功能性材料的研究进展，分享先进的测试手段。其中包括对钒基“笼目”超导体CsV3Sb5的超导态与电荷密度波的深入研究；二维过渡金属二硫族化合物的低温量子基态和量子相变的研究进展；二维范德瓦尔斯半导体CrxGa1-xTe中罕见的室温铁磁性；NiNb2O6中巨大的室温磁介电效应；以及催化有机化学中的单分子检测平台等。 希望能借此机会与大家一同探讨学习近期热点材料以及各大课题组的突破性工作，介绍Quantum Design设备在各个科研领域的应用。 直播入口：您可以通过扫描下方二维码直接进入直播界面，无需注册。扫码预约观看报告时间：2021年11月12日 10:00 主讲人：Sarah Sun Ph.D清华大学物理学博士。现任Quantum Design中国子公司应用工程师，主要负责Quantum Design低温物性测量系列产品的应用培训、客户支持以及市场拓展等工作。技术线上论坛：https://qd-china.com/zh/n/2004111065734

据发表于最新一期 Frontiers in Microbiology 杂志的论文，瑞士联邦森林、雪与景观研究所（WSL）的科学家在阿尔卑斯山和北极发现了能在低温下分解塑料的微生物。　　论文第一作者、WSL客座科学家乔尔鲁提称，研究表明，从高山和北极土壤的“塑料球”中获得的新型微生物类群能够在15℃下分解可生物降解的塑料，这些生物可帮助降低塑料回收过程的成本和环境负担。　　研究人员在格陵兰岛、斯瓦尔巴特群岛和瑞士对19种细菌和15种真菌进行了采样，这些细菌和真菌生长在自由放置或故意掩埋的塑料上，这些塑料在地里保存了一年。　　研究人员让分离的微生物在实验室黑暗的15℃环境中以单菌株形式生长，并使用分子技术对它们进行鉴定。结果表明，细菌属于放线菌门和变形杆菌门的13个属，真菌属于子囊菌门和毛霉菌门的10个属。　　然后，他们筛选每个菌株分解不同塑料的能力，这些塑料分别是不可生物降解的聚乙烯（PE）和可生物降解的聚酯—聚氨酯（PUR），以及可生物降解混合物聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚乳酸（PLA）的无菌样品。　　结果发现，这些菌株都不能分解PE。但有19株（56%）菌株能够在15℃下分解PUR，其中包括11株真菌和8株细菌，而14株真菌和3株细菌能够分解PBAT和PLA的塑料混合物。核磁共振和基于荧光的分析证实，这些菌株能够将PBAT和PLA聚合物分解成更小的分子。　　研究人员表示，很大一部分测试菌株能够降解至少一种测试塑料，表现最好的是Neodevriesia和 Lachnellula属中的两种未表征的真菌物种。