由多模态纳米科彻底改变的量子材料

多信使纳米素的发现允许科学家同时在纳米级空间分辨率下探测量子材料的多种性能。

哥伦比亚大学和加州大学圣地亚哥大学的研究人员推出了一种新的“多信使”方法，对量子物理学来表示科学家如何探索量子材料的技术跃迁。

该调查结果显示在最近在2019年12月16日的自然材料上发表的一篇文章，由哥伦比亚纳诺倡议，哥伦比亚纳米倡议，哥伦比亚纳米倡议的博士后研究员和A.J.Milis在哥伦比亚和R.A.A.A。Averitt在UC San Diego。

“我们已经将一种技术从银河间规模缩小到超小型的领域，”哥伦比亚能源前沿研究中心的物理学和主任教授Basov说。配备多模态纳米科学工具，我们现在可以常规地去，没有人可以最近五年前思考。“

这项工作受到“多信使”天体物理学的启发，在过去十年中出现，作为革命性的研究，如黑洞兼并等遥远现象。从仪器的同时测量，包括红外，光学，X射线和引力波望远镜可以一起携带，可以提供比其辛勤部分的总和更大的物理图像。

搜索适用于可以补充电流依赖电子半导体的新材料。使用光控制材料特性可以为下一代计算平台提供改进的功能，速度，灵活性和能效。

在量子材料上的实验纸通常报告通过仅使用一种类型的光谱获得的结果。研究人员已经示出了使用测量技术的组合来同时检查电气和光学性质的功率。

研究人员通过将激光聚焦到涂有磁性材料的针探针的尖锐尖端来进行实验。当金属氧化物的薄膜受到独特应变的情况下，超快速的光脉冲可以触发材料以切换到纳米级结构域的未探测相位，并且变化是可逆的。

通过将探针扫描在其薄膜样品的表面上，研究人员能够在本地触发变化并同时操纵并记录这些光触发结构域的电，磁性和光学性能，具有纳米级精度。

该研究揭示了在科学家通过应变调整它们时，在超小尺度的长小鳞片中如何出现意外的性质。

“使用扫描探针研究这些纳米相材料是相对常见的。但这是第一次光学纳米探针与同时磁性纳米成像结合，并且所有在量子材料展示其优点的非常低的温度下，“McLeod表示。“现在，通过多模态纳米科学对量子材料进行调查，提供了将循环的循环缩放到工程。”

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参考：作为McLeod，Jingdi Zhang，MQ Gu，F.Jin，G.张，kW邮报，XG Zhao，AJ Millis，WB Wu，JM Rondinelli，RD Averitt和DN Basov 2019年12月16日，自然材料.DOI：
10.1038 / s41563-019-0533-y

该研究（紧张锰矿中隐藏磁石的多信使纳米诡计）是由可编程量子材料的支持，由美国能源部（DOE）资助的能源前沿研究中心，科学和基本能源科学厅提供支持。