美国物理联合会《科学之光》专访：稳态强磁场实验装置用户团队关于低温强磁场扫描隧道显微镜的最新研制成果

近期，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心陆轻铀团队，依托SHMFF在低温强磁场扫描隧道显微镜研制中取得新进展。研究成果以“An ultracompact scanning tunneling microscope within a Φ 10 piezo tube in a 20 T superconducting magnet”为题发表于国际著名仪器期刊Review of Scientific Instruments。强磁场中心博士研究生张民为该论文第一作者，陆轻铀研究员和侯玉斌研究员为共同通讯作者。该论文被选为Featured (Editor’s pick)文章，并被美国物理联合会《科学之光》（AIP Scilight）专访报道。 

 
 
  
 
 
Scilight 专访报道页面      

Scilight 专访报道指出，扫描隧道显微镜是一种在原子尺度上对材料结构及谱学进行可视化研究的技术。这些方法所采集的测量数据可以用于了解凝聚态物质的新奇量子性质，如超导性，这些研究需要低温和强磁场环境的支持。然而，在一个狭小空间的低温强磁场环境安装具有原子分辨率的扫描隧道显微镜（STM）是困难的。 

研究团队设计了一种精巧的镜体结构，将扫描隧道显微镜的探针扫描器集成在一个外径为10mm的粗逼近压电马达（SpiderDrive）内部，成功的开发出一种外径仅10mm的超紧凑型扫描隧道显微镜，在30mm孔径的超导磁体中实现了对材料的表面局域电子态进行高分辨显微成像及谱学研究，磁场强度高达17T，温度低于2K。采访中，陆轻铀研究员说到：“精心切割的外部压电管负责STM的粗定位，克服了空间限制，蓝宝石被用于STM的机械结构，利用其高硬度和非金属性来增强高场兼容性。此外，小尺寸导致更高的共振频率，意味着更好的抗震能力。”

 
     
 
镜体结构图及测量数据 

这项工作证明了该超紧凑型扫描隧道显微镜在低温、强磁场及狭小空间等恶劣环境下的工作能力，为在水冷磁体及混合磁体的超高磁场下对凝聚态物质的新奇量子性质进行原子尺度的成像及谱学研究奠定了坚实的基础。 

上述工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院重大科技基础设施维修改造等项目的支持。 

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0191662  

AIP Scilight专访报道链接：https://doi.org/10.1063/10.0025685        Scilight创办于2017年6月，是美国物理联合会的网络周刊，致力于挑选AIP发表的物理领域最新的、最具有代表性的文章，简要总结其研究成果，并强调其在该领域的创新性和突破性。Scilight每年从AIP旗下30多个刊物中仅挑选300余篇物理领域内最值得关注的研究成果进行报道。