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我國太赫茲掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)研制實(shí)現(xiàn)突破
2022年02月28日 14:06:45 來源：空天信息創(chuàng)新研究院 點(diǎn)擊量：5018

近日，中國科學(xué)院空天信息研究院（廣州園區(qū)）-廣東大灣區(qū)空天信息研究院成功研制出太赫茲掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于原子級（埃級）的空間分辨率和優(yōu)于500飛秒的時間分辨率，成為國內(nèi)首套自主研制的太赫茲掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)。

　　【化工儀器網(wǎng) 時事熱點(diǎn)】近日，中國科學(xué)院空天信息研究院(廣州園區(qū))-廣東大灣區(qū)空天信息研究院(以下簡稱“大灣區(qū)研究院”)成功研制出太赫茲掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于原子級(埃級)的空間分辨率和優(yōu)于500飛秒的時間分辨率，成為國內(nèi)首套自主研制的太赫茲掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)。
 
　　掃描隧道顯微鏡(STM)是一種用于觀察和定位單個原子的掃描探針顯微工具，通過原子尺度的針尖，在不到一個納米的高度上，對不同樣品進(jìn)行超高精度掃描成像。STM在低溫下可以利用探針尖端精確操縱單個分子或原子，不僅是重要的微納尺度測量工具，也是頗具潛力的微納加工工具，在原子級掃描、材料表面探傷及修補(bǔ)、引導(dǎo)微觀化學(xué)反應(yīng)、控制原子排列等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的電學(xué)調(diào)制速率限制了STM在更高時間分辨率的觀測(一般具有微秒量級的時間分辨率)。2013年，加拿大阿爾伯塔大學(xué)教授Frank Hegmann，首次將太赫茲脈沖和STM結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了亞皮秒時間分辨和納米空間分辨，隨后德國、美國等科研團(tuán)隊(duì)紛紛開展相關(guān)技術(shù)研究。
 
　　大灣區(qū)研究院太赫茲研究團(tuán)隊(duì)歷時近12個月，突破了太赫茲與掃描隧道針尖耦合、太赫茲脈沖相位調(diào)制等核心關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出國內(nèi)首臺太赫茲掃描隧道顯微鏡(THz-STM)。該顯微鏡具有埃級空間分辨率和亞皮秒時間分辨率(提升100萬倍以上)，可同時實(shí)現(xiàn)高時間和空間分辨下的精密檢測(飛秒-埃級)，為進(jìn)一步揭示微納尺度下電子的超快動力學(xué)過程提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段，可用于新型量子材料、微納光電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、超快化學(xué)等領(lǐng)域。
 
　　該研究得到國家自然科學(xué)基金委太赫茲基礎(chǔ)科學(xué)中心、廣東省科學(xué)技術(shù)廳、廣州市、黃埔開發(fā)區(qū)等相關(guān)項(xiàng)目的資助。
 
THz自相關(guān)脈沖和THz-STM電流信號
 
THz-STM系統(tǒng)
 
硅重構(gòu)表面原子分辨和金表面原子分辨
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