南京大學Nat. Nanotechnol.，無液氦低溫光學系統再立新功！

鐵性材料是多種重要技術的基礎，其基本特征是可以通過外場控制鐵性序的翻轉，常見的鐵磁材料、鐵電材料的應用涵蓋了從邏輯運算、信息存儲、傳感器等眾多領域。近年來，由面內鏡像對稱性破卻引起的新型鐵性序，即鐵轉序（ferro-rotational order）開始受到廣泛關注，其取向態對應于正向或反向旋轉的晶格畸變。其序參量是在時間和空間反演對稱操作下保持不變的軸矢量，因此對電磁場均不敏感。該特性阻礙了鐵轉序的探測和鐵轉取向態的可控翻轉，使其鐵性本質受到質疑，同時限制了其潛在的應用。

南京大學奚嘯翔團隊與其合作者利用基于自己發展的圓偏振拉曼散射的實驗方法，對1T-TaS2中由面內鏡像對稱性破缺導致的鐵轉序進行了靈敏探測，該方法可鑒別公度相（CCDW）與準公度相（NCCDW）所展現的鐵轉序取向態α和β（圖1b, c），且可實現鐵轉疇實空間分布的光學成像（圖1d, e）。研究者還成功實現了兩種取向態之間的可控電學翻轉，揭示了鐵轉序的鐵性特征。該研究突破了鐵轉序取向態難以被外場翻轉的認識，為進一步理解其物理機制奠定了實驗基礎。研究成果于2023年5月以“Electrical switching of ferro-rotational order in nanometre-thick 1T-TaS2 crystals"為題 發表在《Nature Nanotechnology》上。

原文圖1.（a）CDW晶格畸變形成的兩種鐵轉取向態；（b, c）利用拉曼光譜鑒別CCDW和NCCDW相的兩種鐵轉取向態；（d, e）鐵轉疇的拉曼成像圖。

原文圖4.（a, b）鐵轉取向態翻轉的電學證據；（c）晶格畸變導致電荷重新分布的計算結果，箭頭表示局域電偶極子；（d）電場作用于疇壁附近局域電偶極子的示意圖。

該研究工作中變溫拉曼測量使用了Montana超精細多功能無液氦低溫光學系統。該系統以超低振動和超高的溫度穩定性被廣泛應用于多種高精度的變溫光譜和顯微成像實驗中。近期，Montana Instruments推出的新一代超精細多功能無液氦低溫光學系統——CryoAdvance，是基于模塊化設計架構的新一代標準化產品。該系統采用特殊減振技術和溫度穩定技術，在不犧牲任何便捷性的同時，為實驗提供超高溫度穩定性和超低振動環境。CryoAdvance系列產品具有多種型號、配置、選件與配件可選，能夠滿足每個研究人員的個性化需求。除了標準系統之外也可為用戶提供整體光學測量系統的解決方案。

CryoAdvance技術特點：

自動控制：智能觸摸屏系統，“一鍵式操作"，實時顯示溫度、穩定性、真空度等多種指標。

模塊化設計：多種配置可選，快速滿足各種實驗需求，后續升級簡單。

多通道設計：基本配置已包含光學窗口+直流電學+高頻電學通道。

穩定性設計：新設計在變溫和振動穩定性上進一步優化。

最丶低溫度：3.2K

震動穩定性：<5 nm（峰-峰值）

降溫時間： 300K-4.2K~2小時

樣品腔空間：Φ53 mm ×100 mm

光學窗口：5個光學窗口，可選光纖引入

Montana超精細多功能無液氦低溫光學系統

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