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中科院物理所研發(fā)出超快掃描隧道顯微鏡

2020-06-09 10:47:22來源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：顯微鏡閱讀量：3186

導(dǎo)讀：2020年，北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心江穎教授與中國科學(xué)院物理研究所孟勝研究員、翁羽翔研究員以及中國科學(xué)院王恩哥院士等合作，成功研制出了超快掃描隧道顯微鏡。研究成果已于2020年5月19日發(fā)表在物理領(lǐng)域期刊《物理評論快報》上。

　　【儀器網(wǎng) 行業(yè)要聞】顯微鏡的發(fā)明，可以說開創(chuàng)人類眼睛視力的新紀(jì)元，它將一個全新的世界展現(xiàn)在了人類的視野里。以顯微鏡為基礎(chǔ)，人類科技發(fā)展也進(jìn)入了一個與過往科學(xué)發(fā)展完全不相同的范疇——微觀領(lǐng)域。

　　隨著顯微技術(shù)的不斷發(fā)展，如今各個領(lǐng)域都與顯微鏡產(chǎn)生了密切的關(guān)聯(lián)，如材料、教育、醫(yī)療、生物制藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、國防科技、化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域中，顯微鏡都發(fā)揮著巨大的作用。

　　而隨著科技的不斷進(jìn)步以及科研需求的急劇提升，不少研究中對顯微鏡也提出了更高的要求：要有更高的分辨率、更高的信噪比等等。近年來，超快掃描隧道顯微鏡原始概念和核心技術(shù)開始出現(xiàn)革新，不少研究人員加入了激烈的競爭中，北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心江穎課題組也于2012年開始超快掃描隧道顯微鏡的研究。

　　2020年，北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心江穎教授與中國科學(xué)院物理研究所孟勝研究員、翁羽翔研究員以及中國科學(xué)院王恩哥院士等合作，成功研制出了超快掃描隧道顯微鏡。研究成果已于2020年5月19日發(fā)表在物理領(lǐng)域期刊《物理評論快報》上。

　　據(jù)了解，掃描隧道顯微鏡由于其隧穿電流具有高度的局域性，空間分辨率可以達(dá)到原子量級。然而受電流放大器帶寬的局限掃描隧道顯微鏡的時間分辨一般只能達(dá)到微秒量級，而很多微觀動力學(xué)過程往往發(fā)生在皮秒和飛秒量級。而研究人員通過特殊設(shè)計的光學(xué)掃描探頭和激光調(diào)制技術(shù)，盡可能抑制了激光熱效應(yīng)和溫度漂移的影響，并增強(qiáng)了激光誘導(dǎo)的隧道電流信號，大大提高了信噪比。這套全新的超快掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)，可在超高真空液氦溫度環(huán)境中工作，高時間分辨率可達(dá)百飛秒，長時間延遲可達(dá)微秒量級，相關(guān)性能參數(shù)達(dá)到。

　　利用這臺設(shè)備，研究人員對單個極化子的非平衡動力學(xué)過程進(jìn)行了深入研究。通過測量時間分辨的單個極化子動力學(xué)，研究人員發(fā)現(xiàn)捕捉到金屬氧化物表面單個極化子的非平衡動力學(xué)行為。該研究揭示了原子尺度環(huán)境對極化子非平衡動力學(xué)過程的重要影響，為光催化反應(yīng)中的高活性位點(diǎn)提供了新的微觀圖像，同時也為納米光催化材料的缺陷工程提供了全新的思路。

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