記者從中科院合肥研究院獲悉，該院強(qiáng)磁場(chǎng)中心陸輕鈾課題組在國(guó)際上首次研制成功混合磁體極端條件下原子分辨掃描隧道顯微鏡（STM），為利用混合磁體搭配STM開(kāi)展原子分辨成像研究鋪平了道路。研究成果日前發(fā)表在著名期刊《超顯微術(shù)》及《科學(xué)儀器評(píng)論》上。

目前最強(qiáng)的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)是通過(guò)混合磁體獲得的，由于其運(yùn)行過(guò)程強(qiáng)震動(dòng)的干擾，國(guó)際上只能應(yīng)用其開(kāi)展如輸運(yùn)、磁性、磁光等宏觀平均效果的測(cè)量，但空間原子分辨測(cè)量更接近于揭示物性的微觀量子起源，是宏觀測(cè)量完全不可替代的，在新的電子材料/納米材料、新物性、新理論探索中發(fā)揮決定性的作用。

合肥研究院強(qiáng)磁場(chǎng)中心的混合磁體由一個(gè)內(nèi)水冷磁體和大口徑的外超導(dǎo)磁體嵌套組成。內(nèi)水冷磁體的孔徑僅為32毫米，這為置入其內(nèi)的STM設(shè)置了苛刻的空間限制，而外超導(dǎo)磁體的超大孔徑又不可避免地產(chǎn)生巨大的雜散場(chǎng)，內(nèi)水冷磁體運(yùn)行時(shí)冷卻水流帶來(lái)的強(qiáng)振動(dòng)和聲音干擾也給STM的原子分辨測(cè)量帶來(lái)了極大的困難。

課題組基于小尺寸的Spider-Drive馬達(dá)，提出一種全新的管形粗逼近馬達(dá)和掃描成像單元一體化機(jī)械串聯(lián)型STM鏡體，可直接插入到混合磁體室溫磁體孔徑并真空密封。經(jīng)過(guò)測(cè)試，成功地在混合磁體30T超強(qiáng)磁場(chǎng)下獲得了石墨高品質(zhì)原子分辨STM圖像。同時(shí)，課題組又針對(duì)超強(qiáng)磁場(chǎng)下的生物分子高分辨成像，搭建了一套室溫大氣環(huán)境下的分體式STM。經(jīng)測(cè)試，該STM在27.5T超強(qiáng)磁場(chǎng)下依然保持原子分辨。之前，國(guó)際上還未曾有水冷磁體或混合磁體中的室溫大氣STM的報(bào)道。

該成果對(duì)突破當(dāng)前超強(qiáng)磁場(chǎng)下只能開(kāi)展輸運(yùn)等宏觀平均效果測(cè)量的瓶頸，進(jìn)入到廣闊的物性微觀起源探索領(lǐng)域具有標(biāo)志性意義。