nature：二維磁性材料的磁結(jié)構(gòu)與相關(guān)性研究

關(guān)鍵詞：二維鐵磁材料；低溫納米精度位移臺；反鐵磁態(tài)；二次諧波

    近年來，二維磁性材料在上成為備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。近日，中國與美國的研究團(tuán)隊合作，在二維磁性材料雙層三碘化鉻中觀測到源于層間反鐵磁結(jié)構(gòu)的非互易二次諧波非線性光學(xué)響應(yīng)，并揭示了三碘化鉻中層間反鐵磁耦合與范德瓦爾斯堆疊結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。

    同時，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)雙層反鐵磁三碘化鉻的二次諧波信號相比于過去已知的磁致二次諧波信號（例如氧化鉻Cr₂O₃），在響應(yīng)系數(shù)上有三個以上數(shù)量的提升，比常規(guī)鐵磁界面產(chǎn)生的二次諧波更是高出十個數(shù)量。用這強(qiáng)烈的二次諧波信號，團(tuán)隊成功揭示雙層三碘化鉻的原胞層堆疊結(jié)構(gòu)的對稱性。

圖 雙層三碘化鉻的二次諧波光學(xué)顯微圖                          

    運(yùn)用光學(xué)二次諧波這方法來探測二維磁性材料的磁結(jié)構(gòu)與相關(guān)性是此實驗的關(guān)鍵。團(tuán)隊用自主研發(fā)搭建的無液氦可變溫強(qiáng)磁場顯微光學(xué)掃描成像系統(tǒng)，完成了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的探測。

    值得指出的是，該無液氦可變溫強(qiáng)磁場顯微光學(xué)掃描成像系統(tǒng)采用德國attocube公司的低溫強(qiáng)磁場納米精度位移臺和低溫掃描臺來實現(xiàn)樣品的位移和掃描。德國attocube公司是上著名的環(huán)境納米精度位移器制造商。公司已為*科學(xué)家生產(chǎn)了4000多套位移系統(tǒng)，用戶遍及著名的研究所和大學(xué)。它生產(chǎn)的位移器設(shè)計緊湊，體積小，種類包括線性XYZ線性位移器、大角度傾角位移器、360度旋轉(zhuǎn)位移器和納米精度掃描器。

圖二 attocube低溫強(qiáng)磁場位移器、掃描器

attocube低溫位移臺技術(shù)點(diǎn)如下：

參考文獻(xiàn):

Sun, Z., Yi, Y., Song, T. et al. Giant nonreciprocal second-harmonic generation from antiferromagnetic bilayer CrI₃. Nature 572, 497–501 (2019). 

nature：石墨烯摩爾超晶格可調(diào)超導(dǎo)性研究

關(guān)鍵詞：石墨烯 超晶格 高溫超導(dǎo)

    高溫超導(dǎo)性機(jī)制是凝聚態(tài)物理域世紀(jì)性的課題。這種超導(dǎo)性被認(rèn)為會在以Hubbard模型描述的摻雜莫緣體中出現(xiàn)。近期，美國和中國的科研團(tuán)隊合作在nature上報道了在ABC-三層石墨烯（TLG）以及六方氮化硼（hBN）摩爾超晶格中發(fā)現(xiàn)可調(diào)超導(dǎo)性征。研究人員通過施加垂直位移場，發(fā)現(xiàn)ABC-TLG/hBN超晶格在20K的溫度下表現(xiàn)出莫緣態(tài)。進(jìn)步通過冷卻操作發(fā)現(xiàn)，在溫度低于1K時，該異質(zhì)結(jié)的超導(dǎo)*性開始出現(xiàn)。通過進(jìn)步調(diào)控垂直位移場，研究人員還成功實現(xiàn)了超導(dǎo)體-莫緣體-金屬相的轉(zhuǎn)變。

圖1.德國attocube公司低溫mK納米旋轉(zhuǎn)臺

    電學(xué)輸運(yùn)工作的測量是在進(jìn)行仔細(xì)的信號篩選后，本底溫度為40mK的稀釋制冷機(jī)內(nèi)進(jìn)行的。值得指出的是，樣品的面內(nèi)測量需要保證樣品方向與磁場方向平行，這必須要求能夠在低溫（40mK）環(huán)境下實現(xiàn)良好且準(zhǔn)確工作的旋轉(zhuǎn)臺來移動樣品，確保樣品與磁場方向平行。實驗中使用了德國attocube公司的mK納米精度旋轉(zhuǎn)臺（如圖1所示）。Attocube公司可提供水平和豎直方向的旋轉(zhuǎn)臺，使樣品與單軸線管的超導(dǎo)磁場方向的夾角調(diào)整為任意角度。通過電學(xué)輸運(yùn)結(jié)果，證實了樣品中存在超導(dǎo)體-莫緣體-金屬相的轉(zhuǎn)變（結(jié)果如圖2所示），為三層石墨烯/氮化硼的超晶格超導(dǎo)理論模型（Habbard model）以及與之相關(guān)的反常超導(dǎo)性質(zhì)和新奇電子態(tài)的研究提供了模型系統(tǒng)。

圖2.  ABC-TLG/hBN的超導(dǎo)性圖左低溫雙軸旋轉(zhuǎn)臺；圖右下：石墨烯/氮化硼異質(zhì)節(jié)的超導(dǎo)性測量測試結(jié)果，樣品通過attocube的mK適用旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)后方向與磁場方向平行

參考文獻(xiàn)：

Guorui CHEN et al, Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice, Nature, 572, 215-219 (2019)

nature：分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)區(qū)的非線性光學(xué)研究

關(guān)鍵詞：量子霍爾效應(yīng) 四波混頻 化激元

    設(shè)計光學(xué)光子之間的強(qiáng)相互作用是量子科學(xué)的項重要挑戰(zhàn)。來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（Institute of Quantum Electronics, ETH Zürich, Zürich,）的研究團(tuán)隊在光學(xué)腔中嵌入個二維電子系統(tǒng)的時間分辨四波混頻實驗，證明當(dāng)電子初始處于分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)時，化激元間的相互作用會顯著增強(qiáng)。此外，激子-電子相互作用導(dǎo)*化子-化激元的生成，還對增強(qiáng)系統(tǒng)非線性光學(xué)響應(yīng)發(fā)揮重要作用。該研究有助于促進(jìn)強(qiáng)相互作用光子系統(tǒng)的實現(xiàn)。

    值得指出的是，該實驗在溫度低于100mK的環(huán)境下進(jìn)行，使用德國attocube公司的低溫mK環(huán)境納米精度位移臺來實現(xiàn)物鏡的準(zhǔn)確移動和聚焦。

參考文獻(xiàn):

Knüppel, P., Ravets, S., Kroner, M. et al. Nonlinear optics in the fractional quantum Hall regime. Nature 572, 91–94 (2019). 

Science：NV center在加壓凝聚態(tài)系統(tǒng)中的量子傳感研究

關(guān)鍵詞：NV色心 量子傳感器

    壓力引起的影響包括平面內(nèi)部性質(zhì)變化與量子力學(xué)相轉(zhuǎn)變。由于高壓儀器內(nèi)產(chǎn)生巨大的壓力梯度，例如金剛石腔，常用的光譜測量技術(shù)受到限制。為了解決這難題，巴黎第十大學(xué)，香港中文大學(xué)和加州伯克大學(xué)的研究團(tuán)隊研發(fā)了款新型納米尺度傳感器。研究者把量子自旋缺陷集成到金剛石壓腔中來探測壓力和溫度下的微小信號，這樣空間分辨率不會受到衍射限限制。

    為此加州伯克大學(xué)團(tuán)隊采用了德國attocube公司的與光學(xué)平臺高度集成的閉循環(huán)低溫恒溫器- attoDRY800來進(jìn)行試驗，其中包含了attocube公司的低溫納米精度位移臺，以此來實現(xiàn)快速并且準(zhǔn)確控制金剛石壓強(qiáng)的移動以及測量實驗。

參考文獻(xiàn)：
[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)