可提供納米尺度視圖的單原子傳感器

材料牛注：目前加州圣巴巴拉大學的研究者們發明了新一代顯微鏡，可在一系列溫度范圍下磁性原子尺度成像。

當IBM研究者們首次意識到掃描隧道顯微鏡原子尺度成像時，這是一個重大發現。許多人認為這項發明促進了納米科技的發展。目前加州圣巴巴拉大學的研究者們發明了新一代顯微鏡，可在一系列溫度范圍下磁性原子尺度成像。顯微鏡的核心是一個單個原子，更確切地說，是一個單個原子的缺失。

發表在Nature Nanotechnology期刊上的研究表明，研究者們基于金剛石中一種氮空位缺陷，制造了一種新型顯微鏡傳感器。在這些氮空位缺陷中，在金剛石分子晶格的同一點上，一個氮原子取代了一個碳原子，從而破壞了其晶格結構，在與氮原子相鄰的位置上留下了空位。

這種晶格缺陷使得特定物理現象（尤其是磁性）的傳感成為可能。在操作中，一個氮空位基磁性傳感器通過測缺陷的自旋相關的光致發光來探測這種磁性。為了真正制造一個顯微鏡，加州圣巴巴拉大學的研究者們發明了一種類似牙刷的傳感器。這種類似牙刷結構中的每一個刷子毛在尖端都有一個氮空位缺陷。

Ania Jayich，該項研究的教授和負責人，在一個新聞發布會上說道：“這是這種類型的第一個工具。在操作過程中，從室溫降到低溫時，會有許多有趣的物理現象發生。當熱能足夠低時，電子相互作用的效果變得可視化，導致物質的新相產生。我們目前可以使用這種新的空間分辨率技術來進行探究。”

為了測試他們的氮空位基傳感器，研究者們成像了一種包含被稱為漩渦（改變磁通量的地方）的磁性結構超導體。這些新型的傳感器能夠分辨出單獨的漩渦。

為了進一步研究，加州圣巴巴拉大學的團隊正在利用這項技術來觀察孤立子（可在薄膜中旋轉磁性自旋模型）。孤立子可能聽起來比較費解，但是它們是一種新型數據儲存的基礎。使用這種新型氮空位基傳感器，研究者們相信它的高分辨可成像發生在材料中可導致孤立子的所有相互作用。

Jayich補充道：“在原子之間有許多不同的相互作用，在預測材料的行為之前應當理解它們之間的作用。”

原文參考地址：Single-Atom Sensor Offers New View of the Nanoscale

感謝材料人編輯部曾慶輝提供素材