纳米磁成像Nanoscale magnetic imaging,可以提供有关材料系统长度尺度、不均匀性和相互作用的微观信息。因此,是一种强大的工具,可以探测对局部环境敏感的二维材料中的超导性、莫特绝缘态和磁有序态等现象。近日,瑞士巴塞尔大学物理系Martino Poggio团队在Nature Reviews Physics上发表综述文章,系统论述了最有希望用于二维材料研究的弱磁场成像技术,基中包括:磁力显微镜、扫描超导量子干涉器件显微镜,和扫描氮空位中心显微镜。
要点
1、扫描磁探针,已发展成为以高空间分辨率和高灵敏度对磁化模式、自旋配置和电流分布进行成像的强大技术。
2、这些局部探针,对长度尺度、不均匀性和相互作用提供了重要的见解,而这些在运输、磁化、磁化率或热容量的批量测量中通常不存在。
3、这些技术对最近发现的 2D 材料中的相关状态进行成像,将提供有关量子相的关键局部信息,包括有序参数的空间变化、域的存在和缺陷的作用。
4、二维系统中, 其相关状态对无序和不均匀性极为敏感。局部测量,是使用特征尺寸小于无序长度尺度的传感器,对于理解系统至关重要。
5、选择合适的扫描磁探头,是至关重要的:磁化强度和电流对比度,与样品-样品间距的不同比例,以及每个探头测量的不同物理量,而有所不同。
磁场源
图 1:磁力显微镜、扫描超导量子干涉器件显微镜superconducting quantum interference deviceSQUID 显微镜和扫描氮空位中心nitrogen-vacancy centreNV 显微镜的示意图。
图 2:比较不同磁成像技术的灵敏度和分辨率。
图 3:二维系统上磁场的扫描探针显微镜测量。
文献链接:https://www.nature.com/articles/s42254-021-00380-9
https://doi.org/10.1038/s42254-021-00380-9
本文译自“Nature Reviews Physics”。