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掃描探針顯微鏡是是綜合運用光電子技術、激光技術、微弱信號檢測技術、精密機械設計和加工、自動控制技術、數字信號處理技術、應用光學技術、計算機高速采集和控制及高分辨圖形處理技術等現(xiàn)代科技成果的光、機、電一體化的高科技產品。掃描探針顯微鏡的發(fā)明徹底改變了電子現(xiàn)象的可視化方式。

然而，盡管當今的探針可在空間的單個位置獲取各種電子特性，但迄今為止掃描顯微鏡無法實現(xiàn)的是，在多個位置直接探測電子的量子力學存在，并提供對電子系統(tǒng)的關鍵量子特性的直接存取。

近日，以色列魏茨曼科學研究所的研究人員開發(fā)了一種新型掃描探針顯微鏡，即量子扭轉顯微鏡(QTM)，它可以創(chuàng)造出新的量子材料，同時觀察其電子最基本的量子性質。該量子扭轉顯微鏡的原理涉及兩層原子般薄的材料相互“扭曲”或旋轉。轉角度是控制電子行為的最關鍵參數：僅將其改變十分之一度，就可將材料從奇異的超導體轉變?yōu)榉浅Ｒ?guī)的絕緣體，但這個參數在實驗中也是最難控制的。

并且基于獨特的范德華尖端，QTM可創(chuàng)建原始的二維異質結，這為電子隧穿進入樣品提供了大量相干干涉路徑。由于在針尖和樣品之間增加了一個連續(xù)掃描的扭轉角，這種顯微鏡可沿著動量空間的一條線探測電子，類似于掃描隧道顯微鏡沿著真實空間的一條線探測電子。該項試驗證明了針尖的室溫量子相干性，對此，研究人員還施加了較大的局域壓力，觀察扭曲的雙層石墨烯的低能帶逐漸平坦化。

QTM可直接將量子電子波可視化，可觀察它們在材料內部表演的量子“舞蹈”，其還為科學家提供一種新“透鏡”來觀察和測量量子材料的性質。未來，QTM將為研究人員提供前所未有的新量子界面光譜，以及發(fā)現(xiàn)其中量子現(xiàn)象的新“眼睛”。

(資料來源：科技日報)

關鍵詞： 掃描探針 研究人員 科技日報