mK低溫納米精度位移臺在二維材料、石墨烯等域的前沿應用進展

nature：二維磁性材料的磁結構與相關性研究

關鍵詞：二維鐵磁材料；低溫納米精度位移臺；反鐵磁態；二次諧波

    近年來，二維磁性材料在上成為備受關注的研究熱點。近日，中國與美國的研究團隊合作，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構的非互易二次諧波非線性光學響應，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構的關聯。

    同時，研究團隊發現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），在響應系數上有三個以上數量的提升，比常規鐵磁界面產生的二次諧波更是高出十個數量。用這強烈的二次諧波信號，團隊成功揭示雙層三碘化鉻的原胞層堆疊結構的對稱性。

圖 雙層三碘化鉻的二次諧波光學顯微圖                          

    運用光學二次諧波這方法來探測二維磁性材料的磁結構與相關性是此實驗的關鍵。團隊用自主研發搭建的無液氦可變溫強磁場顯微光學掃描成像系統，完成了關鍵數據的探測。

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

圖二 attocube低溫強磁場位移器、掃描器

attocube低溫位移臺技術點如下：

參考文獻:

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超導性研究

關鍵詞：石墨烯 超晶格 高溫超導

    高溫超導性機制是凝聚態物理域世紀性的課題。這種超導性被認為會在以Hubbard模型描述的摻雜莫緣體中出現。近期，美國和中國的科研團隊合作在nature上報道了在ABC-三層石墨烯（TLG）以及六方氮化硼（hBN）摩爾超晶格中發現可調超導性征。研究人員通過施加垂直位移場，發現ABC-TLG/hBN超晶格在20K的溫度下表現出莫緣態。進步通過冷卻操作發現，在溫度低于1K時，該異質結的超導*性開始出現。通過進步調控垂直位移場，研究人員還成功實現了超導體-莫緣體-金屬相的轉變。

圖1.德國attocube公司低溫mK納米旋轉臺

    電學輸運工作的測量是在進行仔細的信號篩選后，本底溫度為40mK的稀釋制冷機內進行的。值得指出的是，樣品的面內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）環境下實現良好且準確工作的旋轉臺來移動樣品，確保樣品與磁場方向平行。實驗中使用了德國attocube公司的mK納米精度旋轉臺（如圖1所示）。Attocube公司可提供水平和豎直方向的旋轉臺，使樣品與單軸線管的超導磁場方向的夾角調整為任意角度。通過電學輸運結果，證實了樣品中存在超導體-莫緣體-金屬相的轉變（結果如圖2所示），為三層石墨烯/氮化硼的超晶格超導理論模型（Habbard model）以及與之相關的反常超導性質和新奇電子態的研究提供了模型系統。

圖2.  ABC-TLG/hBN的超導性圖左低溫雙軸旋轉臺；圖右下：石墨烯/氮化硼異質節的超導性測量測試結果，樣品通過attocube的mK適用旋轉臺旋轉后方向與磁場方向平行

參考文獻：

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

nature：分數量子霍爾效應區的非線性光學研究

關鍵詞：量子霍爾效應 四波混頻 化激元

    設計光學光子之間的強相互作用是量子科學的項重要挑戰。來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院（Institute of Quantum Electronics, ETH Zürich, Zürich,）的研究團隊在光學腔中嵌入個二維電子系統的時間分辨四波混頻實驗，證明當電子初始處于分數量子霍爾態時，化激元間的相互作用會顯著增強。此外，激子-電子相互作用導*化子-化激元的生成，還對增強系統非線性光學響應發揮重要作用。該研究有助于促進強相互作用光子系統的實現。

    值得指出的是，該實驗在溫度低于100mK的環境下進行，使用德國attocube公司的低溫mK環境納米精度位移臺來實現物鏡的準確移動和聚焦。

參考文獻:

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

Science：NV center在加壓凝聚態系統中的量子傳感研究

關鍵詞：NV色心 量子傳感器

    壓力引起的影響包括平面內部性質變化與量子力學相轉變。由于高壓儀器內產生巨大的壓力梯度，例如金剛石腔，常用的光譜測量技術受到限制。為了解決這難題，巴黎第十大學，香港中文大學和加州伯克大學的研究團隊研發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。

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

參考文獻：
[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)