Nanometer Scale Spectral Imaging of Quantum Emitters in Nanowires and Its Correlation to Their Atomically Resolved Structure
我们报告的光谱成像在紫外到可见光范围内的纳米尺度分辨率的紧密包装的GAN/AlN量子盘在单独的纳米线使用改进的定制阴极发光系统。我们证明了测量单个量子发射体的全光谱特征的可能性，这些发射体小至1 nm，彼此之间仅相隔几纳米，并且能够将它们的光学特性与它们的尺寸相关联，用原子分辨率测量。量子盘尺寸和发射波长之间的直接相关性提供了量子限制斯塔克效应的证据，该量子限制斯塔克效应导致厚于2.6 nm的盘的发射低于体GAN带隙。借助于模拟，我们表明，在所研究的量子盘的内部电场是小于预期的量子阱的情况下。我们显示了一个明确的分散的证据，不同的量子盘的发射波长相同的大小，但不同的位置沿导线。这种分散系统相关的AlN壳涂层的线的直径的变化，并因此归因于相关的应变沿线的变化。目前的工作开辟了道路的量子限制在紧密堆积的量子发射极的基础研究和表征的光电子器件呈现载流子局域化的纳米尺度。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanometer-Scale Nuclear Magnetic Resonance Diffraction with Sub-Ångstrom Precision
实现原子分辨率是磁共振成像（MRI）的最终极限，实现这一能力提供了巨大的技术和科学机会，从药物开发到理解相互作用的量子系统中的动力学。在这项工作中，我们提出了一种利用核磁共振衍射（NMRd）的纳米MRI的新方法-一种扩展NMR成像以探测周期性自旋系统结构的方法。在原子尺度上实现NMR将为利用NMR的光谱能力进行材料表征创造一种强大的新方法。我们描述了两个实验，实现了纳米线磷化铟（InP）中的$^{31}$ P自旋的核磁共振测量亚朗斯特精度。在第一个实验中，我们通过周期性地反转$^{31}$ P自旋来编码$z$轴磁化的纳米级空间调制，并以$<0.8$ π的精度检测调制的周期和位置。在第二个实验中，我们展示了一种干涉技术，利用核磁共振d，用于检测的InP样品与精度为0.07 μ m的飞秒尺度位移。在这项工作中开发的基于衍射的技术代表了NMR中用于探测亚朗斯特伦长度尺度上的自旋的结构和动力学的新测量模式，并证明了晶体学MRI测量的可行性。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
FRET nanoscopy enables seamless imaging of molecular assemblies with sub-nanometer resolution
通过规避光学衍射极限，超分辨荧光显微镜使更大的细胞结构和分子组装的研究成为可能。然而，荧光纳米显微镜目前缺乏时空分辨率来解决单个分子的大小上的距离，并揭示分子复合物的构象精细结构和动力学。在这里，我们建立FRET纳米结合共定位STED显微镜与多参数FRET光谱。我们同时本地化的供体和受体染料的单个FRET对纳米分辨率和定量测量分子内的距离在一个大的动态范围内的亚纳米精度。虽然FRET提供各向同性的3D距离信息，共定位测量投影到图像平面上的距离。结合的信息使我们能够使用毕达哥拉斯定理直接确定其3D方向。研究两个DNA模型系统和人类鸟苷酸结合蛋白hGBP1，我们证明了FRET纳米显微镜揭示了它们在复杂环境中的空间组织和局部分子构象之间的相互作用。
2022-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Magnetic resonance force microscopy with a one-dimensional resolution of 0.9 nanometers
磁共振力显微镜（MRFM）是一种扫描探针技术，能够从纳米级样品体积中检测MRI信号，为结构生物学和医学研究提供了改变范式的潜力。然而，到目前为止，实验还没有达到足够的空间分辨率，从样品中检索有意义的结构信息。在这项工作中，我们报告的MRFM成像扫描显示的分辨率为0.9 nm和0.6 nm的定位精度在一个维度。我们的进步是通过改进的自旋激发协议，为我们提供了清晰的空间控制MRFM成像切片，结合仪器稳定性的整体进步。从切片函数的建模，我们预计，我们的安排，支持空间分辨率下降到0.3 nm给定足够的信噪比。我们的实验证明了亚纳米MRI的可行性，并实现了对大分子结构的三维成像的重要里程碑。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Low-energy electron transmission imaging of clusters on free-standing graphene
我们研究了独立式石墨烯作为透明样品载体的效用，通过低能电子全息成像纳米尺寸的物体。讨论了获得无污染石墨烯的样品制备以及实验装置和结果。对于具有66 eV动能的入射电子，石墨烯表现出每层27%的不透明度。因此，吸附在独立石墨烯上的纳米尺寸物体的电子全息图可以被记录和数字重建，以揭示物体的形状和分布。此外，已经观察到独立石墨烯多层的莫尔效应。
2012-07-10 cond-mat.mes-hall
Magnetic resonance detection of individual proton spins using a quantum reporter network
我们展示了一种在环境条件下具有单个核自旋灵敏度的磁共振成像方法。它采用了一个孤立的电子自旋量子比特（量子比特）网络，作为高纯度钻石表面的量子报告者。报告自旋与纳米尺度的不确定性本地化，和他们的量子态相干操纵和测量光学通过一个近端氮空位（NV）色心位于几个纳米以下的金刚石表面。量子报告网络，然后用于传感，相干耦合和成像的钻石表面上的埃分辨率的个别质子自旋。这种方法可以使复杂分子的直接结构成像，不能从批量研究。它实现了一个新的平台，用于探测新材料，监测化学反应，并在量子水平上操纵表面上的复杂系统。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simultaneous imaging of strain waves and induced magnetization dynamics at the nanometer scale
应变的变化可以用来改变晶体结构中的电子和磁性，操纵纳米颗粒和细胞，或控制化学反应。磁弹性（ME）效应--由磁性材料的弹性形变（应变）引起的磁特性的改变--已经被提出作为用于纳米元件的磁化状态的低功率控制的磁场的替代方法，因为它避免了引起欧姆损耗的充电电流。多铁性异质结构\cite{Zheng2004}和纳米复合材料已经利用这种效应来研究磁态的电控制，主要是在静态状态下。结合应变和磁化动力学的定量研究需要实际应用，到目前为止，一直缺乏高分辨率的技术。在这里，我们已经研究了动态应变伴随着表面声波的磁性纳米结构的效果。我们同时成像的时间演化的应变波和纳米结构的磁化动力学在皮秒的时间尺度。新开发的实验技术，基于X射线显微镜，是通用的，并提供了一个途径，在纳米级的应变诱导效应的研究。我们的研究结果提供了基本的洞察力在纳米结构的应变和磁化之间的耦合在皮秒的时间尺度，具有影响的应变控制的磁致伸缩纳米器件的设计。
2016-11-09 cond-mat.mes-hall
Effects of Electric Field Gradient on Sub-nanometer Spatial Resolution of Tip-enhanced Raman Spectroscopy
具有亚纳米空间分辨率的针尖增强拉曼光谱（TERS）最近已被实验证实。然而，其物理机制仍在讨论中。在这里，我们从理论上研究了耦合针尖-衬底系统的电场梯度。计算结果表明，TERS的超高空间分辨率可部分归因于电场梯度效应，这是由于TERS的空间限制性较强，对分子的红外（IR）活性很敏感。
2014-11-11 cond-mat.mes-hall
Nanoscale imaging of current density with a single-spin magnetometer
纳米结构和薄膜中的电荷传输是科学和技术中许多现象和过程的基础，从介观物理学中的量子效应和电子相关性，到基于电荷或自旋的集成电子电路，再到能源研究中的光活性层。由于其纳米尺寸和电流的巡回性质，在这种结构中直接可视化电荷流是具有挑战性的。在这项工作中，我们展示了非侵入性磁成像的电流密度在二维导体网络，包括金属纳米线和碳纳米管。我们的传感器是电子自旋的金刚石氮空位中心连接到扫描尖端。使用差分测量技术，我们检测直流电流下降到几微安以上的基线电流密度2 e4 A/cm 2。重建图像的空间分辨率通常为50 nm，尽力而为值为22 nm。电流密度成像为研究二维材料和器件中的电子输运和电导变化提供了一条新的途径，在凝聚态物理中有许多令人兴奋的应用。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proton magnetic resonance imaging with a nitrogen-vacancy spin sensor
具有纳米分辨率的核磁共振（NMR）成像需要灵敏度远远超过传统感应检测能力的新检测技术。在这里，我们展示了二维成像的$^1$ H NMR从一个有机测试样品使用一个单一的氮空位中心的金刚石作为传感器。当样品扫描通过NV中心时，NV中心检测来自样品中旋进质子的振荡磁场。示出了12 nm的空间分辨率，其主要受扫描精度的限制。随着进一步的发展，NV检测的磁共振成像可能会成为复杂纳米结构（包括生物分子）三维成像的新工具。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall
Pairs of Gold Electrodes with Nanometer Separation Performed over SiO$_2$ Substrates with a Molecular Adhesion Monolayer
通过电迁移诱导断裂结（EIBJ）技术在室温下实现了具有纳米间隔（纳米间隙）的电极对。光刻限定的金（Au）线通过电子束蒸发在用（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（MPTMS）硅烷化的氧化物涂覆的硅衬底上形成，然后在室温下经受电迁移以在两个新形成的Au电极之间产生纳米尺度的间隙。在SiO $_2$表面的Si-O-Si共价键和在顶部蒸发的Au侧的Au-硫（Au-S）键使得MPTMS作为SiO $_2$和Au之间的有效粘附单层。虽然Au线最初为2 $μ$ m宽，但在断裂并通过场效应扫描电子显微镜（FESEM）成像后观察到长度为$\sim$ 1 nm和宽度为$\sim$ 5 nm的间隙。该技术消除了在断开金线之后在粘附层中存在的任何残留金属互连（用于在SiO $_2$上沉积Au的铬或钛），并且其比需要在4.2 K下执行的常用低温EIBJ技术容易实现得多。在分子两端具有对称金属-分子接触的金属-分子-金属结构通过在EIBJ产生的Au电极之间形成具有纳米间隔的-二硫醇分子的自组装单层来制造。通过单分子的1，4-苯二甲乙烷（XYL）的导电性进行了测试，使用Au/XYL/Au结构与化学吸附的金-硫（Au-S）耦合在两个接触。
2005-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Fourier-transform MRI
我们报告了一种纳米级脉冲核磁共振成像和光谱学的方法。周期性射频脉冲用于在固体有机样品的统计极化中产生时间相关性。通过施加一系列强磁场梯度脉冲对自旋密度进行空间编码，所述强磁场梯度脉冲是通过将电流聚焦通过纳米尺度的金属收缩而产生的。我们演示了这种技术，使用硅纳米线机械振荡器作为磁共振传感器图像1H自旋在聚苯乙烯样品。我们得到一个二维投影的样品质子密度与约10 nm的分辨率。
2013-05-24 cond-mat.mes-hall
Sub-nanometer depth resolution and single dopant visualization achieved by tilt-coupled multislice electron ptychography
提出倾斜耦合多层电子叠层成像算法，用少量小角度投影实现亚纳米深度分辨率与单个掺杂原子三维可视化。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of spin noise in the detection of nanoscale ensembles of nuclear spins
在纳米尺度上探测材料中的核自旋时，自旋极化的随机涨落将超过样品体积小于（100 nm）时的平均玻尔兹曼极化^[3]。在这项工作中，我们使用磁共振力显微镜实时观察核自旋涨落。我们展示了如何通过控制自旋相关时间和快速采样大量的独立自旋配置可以获得可重复的测量的偏振方差。一个协议，定期随机自旋合奏证明，允许显着改善的信噪比纳米级磁共振成像。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall
Nanogaps by direct lithography for high-resolution imaging and electronic characterization of nanostructures
我们报道了一种直接用电子束光刻（EBL）制作纳米间隙的方法。EBL的主要分辨率限制，电子背散射，显着降低通过使用薄膜作为衬底。我们表明，这种分辨率的提高，使人们能够制造金属电极与分离从任意大到1纳米以下。此外，因为这些纳米间隙在薄膜上，所以它们可以用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）成像。使用这些纳米间隙，我们测量了通过几个耦合的PbSe纳米晶体的电荷传输，并将数据与通过在同一设备上进行HRTEM获得的详细结构信息相关联。
2005-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanometer scale quantum thermometry in a living cell
在现代科学和技术的许多领域中，对纳米尺度上的温度变化进行灵敏探测是一个突出的挑战。特别是，一个能够亚度温度分辨率以及集成在生命系统中的温度计可以为生物研究的许多领域提供一个强大的新工具，包括温度诱导的基因表达控制和疾病的细胞选择性治疗。在这里，我们展示了一种新的方法来纳米测温，利用相干操纵与金刚石中的氮空位（NV）色心的电子自旋。我们展示了在超纯块状金刚石样品中检测温度变化的能力，温度变化可达1.8 mK（灵敏度为9 mK/sqrt（Hz））。利用金刚石纳米晶体（纳米金刚石）中的NV中心，我们直接测量了长度尺度低至200 nm的局部热环境。最后，通过将纳米金刚石和金纳米颗粒引入单个人胚胎成纤维细胞中，我们展示了亚细胞水平的温度梯度控制和映射，从而实现了生命科学中独特的潜在应用。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Magnetic Resonance Imaging of Single Atoms
磁共振成像（MRI）通过允许非侵入性地访问自旋集合，彻底改变了诊断医学和生物医学研究。为了将MRI分辨率提高到纳米级，近年来已经使用了包括扫描探针方法在内的新方法，最终实现了对单个自旋的检测。这使得有机样品和复杂的自旋结构的三维（3D）可视化成为可能。在这里，我们首次展示了表面上单个原子的MRI。该装置在低温扫描隧道显微镜（STM）中实现，使用单原子电子自旋共振（ESR）实现亚朗斯特龙分辨率，超过先前实验的空间分辨率一到两个数量级。我们发现，不同的原子种类和探针尖端的MRI扫描导致在共振图像中的独特签名。这些签名揭示了针尖和原子之间的磁相互作用，特别是磁偶极和交换相互作用。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall
Imaging three-dimensional magnetic systems with X-rays
纳米纤维和增材制造的最新进展促进了纳米级三维结构的构建，与最先进的二维系统相比，这有望在许多领域内导致新功能的出现。在磁性方面，向三维系统的转移提供了平面系统中无法获得的新磁特性以及增强性能的可能性，这两者都是开发新技术应用的关键。在这篇综述论文中，我们将把注意力集中在三维磁系统，以及如何使用X射线磁纳米断层扫描来检索它们的磁配置。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intrinsic topological spin probes for electrical imaging of nanoscale energy landscapes
Brown University（布朗大学）
该研究提出了一种内在磁学显微镜方法，利用拓扑自旋纹理作为移动探针，直接映射多层器件内部的能量景观，并实现了对钉扎结构的定量工程。
2026-03-01 cond-mat.mes-hall
Subsurface charge accumulation imaging of a quantum Hall liquid
引起量子霍尔效应的二维电子系统的不寻常性质促使了新的微观导电模型的发展。量子霍尔效应的体特性也已经使用各种探针进行了实验研究，包括传输，光致发光，磁化和电容测量。然而，二维电子系统通常存在于主体半导体表面下方一定距离（约100 nm）的事实，对量子霍尔体系中微观电子结构的更直接测量构成了重要障碍。在这里，我们介绍了一种低温扫描探针技术-次表面电荷积累成像-允许非常高的分辨率检查材料内部的移动电子系统。我们用它来直接成像的纳米尺度的电子结构中存在的量子霍尔制度。
1998-11-10 cond-mat.mes-hall
Ionic conductance oscillations in sub-nanometer pores probed by optoelectronic control
离子库仑阻塞是离子输运过程中的一种介观效应，它揭示了离子电荷的量子化本质，对于理解纳米流体中的亚连续输运和生物离子通道的机理具有重要意义。在这里，我们报告了离子传导振荡的实验观察和合理的理论推理。我们的实验在单个亚纳米MoS2孔中的强约束下进行，其中光电控制使得能够对孔表面电荷进行主动调谐。在这种电荷控制下，我们在固定电压下测量离子电流，并观察到多个电流峰。我们的分析讨论和分子动力学模拟进一步揭示了原子级薄纳米孔中的电导振荡可能源于孔入口处的多离子相互作用，特别是孔外离子与孔内离子的静电排斥。我们的工作为进一步理解原子级细纳米孔中极端约束下的离子库仑阻塞效应奠定了基础，并为开发先进的离子机械奠定了基础。
2020-12-28 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Imaging stray magnetic field of individual ferromagnetic nanotubes
我们使用扫描纳米尺度超导量子干涉装置来绘制单个铁磁纳米管（FNT）产生的杂散磁场随外加磁场的变化。这些图像是在每个FNT被引导通过磁反转时拍摄的，并与对应于特定磁化配置的微磁模拟进行比较。在垂直于FNT长轴施加的磁场中，它们的磁化似乎通过涡旋状态反转，即配置与涡端域或-在足够短的FNT的情况下-与一个单一的全球涡。样品中的几何缺陷和由此产生的理想化的mangetization配置的失真影响测得的杂散场图案。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall
Fabrication of nanometer-spaced electrodes using gold nanoparticles
一个简单的和高度重复性的技术被证明用于制造金属电极与纳米分离。市售的裸金胶体纳米颗粒首先被捕获在预制的大间距电极之间，以通过交流电场形成低电阻桥。然后施加一个大的直流电压，通过室温下的电迁移来破坏桥，这始终会产生10 nm以下的间隙。该技术很容易应用于分离高达1微米的预制电极，这可以使用光学光刻来定义。简单的制造方案将有利于电子输运的研究，个别纳米结构的化学合成。作为一个例子，硫醇涂层的金纳米粒子显示出清晰的库仑阶梯的测量。
2002-11-11 cond-mat.mes-hall
Sub-Nanometer Interfacial Hydrodynamics: The Interplay of Interfacial Viscosity and Surface Friction
该研究提出位置相关的表面摩擦与界面黏度分布框架，结合Stokes方程描述亚纳米界面流动，通过分子动力学模拟揭示相关参数的幂律及与黏附功的指数关系，为多领域纳米流体研究提供基础。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Direct observation of near-field induced resonant electron tunneling in a sub-nanometer plasmonic gap
纳米结构的局域表面等离子体共振（LSPR）激发和等离子体纳米腔中的电荷转移在纳米级光电子学和等离子体器件的应用中起着核心作用。然而，近场诱导电荷转移的直接观察仍然是一个具有挑战性的实验。在这里，我们提出了LSPR辅助共振电子隧穿从Ag或Au针尖的图像电位状态的Ag（111）表面使用扫描隧道显微镜（STM）。LSPR辅助隧穿过程导致带隙中场发射共振（FER）的红移与入射光子能量相关。使用的STM结中的间隙距离的精确控制，我们展示了调谐的相对贡献，从LSPR辅助和正常的STM电子隧穿过程。此外，表面上的局部缺陷的FER强度映射允许在有和没有激光激发的情况下明确地分配相应的FER水平。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall
Stray-field imaging of magnetic vortices with a single diamond spin
尽管在磁成像方面取得了数十年的进展，但以纳米尺度的空间分辨率获得直接的定量信息仍然是一个突出的挑战。最近，出现了一种新的技术，利用金刚石中的单个氮空位（NV）缺陷作为原子大小的磁力计。虽然NV磁测量法在磁成像方面有重大进展，但该技术在应用于现实的磁性纳米结构时的有效性仍有待证明。在这里，我们使用扫描NV磁力计对磁涡旋进行成像，由于涡旋核心的尺寸很小（约10 nm），磁涡旋是纳米磁性中最具标志性的对象之一。我们报告的杂散磁场的三维，矢量和定量测量的涡流发射的铁磁方点，包括检测的涡核。我们发现良好的协议与微磁模拟，无论是规则的涡旋结构和高阶磁化状态。这些实验建立了扫描NV磁强计作为一个实用的和独特的工具，在纳米磁学的基础研究。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall
Picocavity-controlled Sub-nanometer Resolved Single Molecule Non-linear Fluorescence
本文将宏观量子电动力学理论与开放量子系统理论相结合，提出了一种半经典理论，研究了等离子体微腔中单分子的荧光。为了深入了解实验结果[Nat. Photonics，14，693（2020）]，我们进一步用由单原子修饰的银STM针尖和银衬底形成的皮腔的经典电磁模拟和锌酞菁分子的时间依赖密度泛函理论计算来装备该理论。我们的模拟不仅再现了实验中测得的荧光光谱，证实了极端场的影响所提供的picocavity，但也揭示了拉比振荡动力学和Mollow三重态光谱适度的激光激发。因此，我们的研究突出了相干操纵分子状态和探索非线性光学现象的可能性与等离子体微腔。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Imaging resonant dissipation from individual atomic defects in graphene
将电流转化为热量涉及到在纳米尺度上操作并释放微量能量的微观过程。虽然我们对材料电性质的理解至关重要，但迄今为止，能量耗散的单个介质还无法直接观察到。使用具有亚微米K灵敏度的扫描纳米测温法，我们可视化并控制石墨烯中单个原子缺陷的声子发射。当费米能级与电子准束缚态在这种缺陷处发生共振时，推断出的电子-声子“冷却功率谱”呈现出尖锐的峰值，这是一个迄今为止未知的过程。可切换的原子尺度声子发射体在石墨烯的边缘很少见，但却很丰富，它定义了主导的耗散机制。我们的工作为解决现代电子和纳米级工程耗散中的关键材料挑战提供了新的见解。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Gigahertz frame rate imaging of charge-injection dynamics in a molecular light source
单分子尺度的光源可以通过扫描隧道显微镜诱导发光（STML）在其适当的亚纳米尺度上进行寻址和表征。这样的源可以由限定的短电荷脉冲驱动，同时以亚纳秒分辨率检测发光。我们介绍了一种方法，同时图像的分子发射器，这是基于一个单独的缺陷，其局部环境，随着其发光动力学在一个十亿帧每秒的分辨率。所观察到的动力学可以被分配到发生在低纳秒制度的单电子捕获。当发射体在表面上的位置保持固定时，尖端的扫描修改了用于向缺陷注入电荷的能量景观。测量原理可扩展到电荷转移以外的基本过程，如激子扩散。
2020-12-17 cond-mat.mes-hall
Quantum-mechanically enhanced water flow in sub-nanometer carbon nanotubes
碳纳米管（CNT）中的水流动与经典的流体力学完全矛盾，其渗透率可以超过无滑动的Haagen-Poietille预测两到五个数量级。半经典分子动力学解释了由于曲率相关的晶格失配而导致的增强的流动速率。然而，在$\sim$ nm尺寸半径下实验观察到的更陡峭的渗透性增强仍然知之甚少，并表明出现了令人困惑的非经典机制。在这里，我们解决水碳纳米管摩擦从量子力学的角度来看，在声子激发时的水能量损失。我们发现，相结合的弱水-声子耦合和选择规则阻碍水-CNT散射，提供有效的保护水超流，而与半经典理论的比较证明摩擦增加，可以超过量子力学预测的两个数量级以上。亚纳米CNT的准无摩擦流动为微创跨膜细胞注射、单水射流和高效水过滤开辟了新途径。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic force sensing using a self-assembled nanowire
提出了一种基于分子束外延生长的单根磁性GaAs纳米线（NW）的扫描式磁力传感器。其磁性尖端由通过液体Ga催化剂液滴的顺序结晶形成的单晶MnAs的最后部分组成。我们通过测量它们在外加磁场中的弯曲机械响应来表征这种纳米线的机械和磁性。与数值模拟的比较，可以识别其平衡磁化配置，在某些情况下，其中包括磁涡流。为了确定NW作为磁扫描探头的性能，我们测量其对光刻图案化载流导线的场分布的响应。纳米线的微小尖端和它们的高力敏感性使它们有希望在纳米尺度上成像弱磁场图案，如映射介观输运和自旋纹理或纳米尺度磁共振所需。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall
Graphene: A sub-nanometer trans-electrode membrane
隔离的原子级薄石墨导电膜，称为石墨烯，最近一直是激烈研究的主题，希望在从电子到能源科学等领域的实际应用将会出现。在这里，我们表明，当浸入离子溶液中时，石墨烯层具有新的电化学性质，使其成为反式电极。跨电极的性质是其两个相对的液-固界面的原子尺度接近性以及石墨烯的众所周知的面内导电性的结果。我们发现，几个跨电极性能揭示了CVD生长的石墨烯膜，分离两种水离子溶液的离子电导率测量。尽管这种膜只有一到两个原子层厚，我们发现它是一个显着的离子绝缘体，具有非常小的稳定电导率，取决于溶液中的离子种类。对其中钻有单个纳米孔的石墨烯膜的电学测量表明，该膜的有效绝缘厚度小于1纳米。这种小的有效厚度使得石墨烯成为非常高分辨率、高通量的基于纳米孔的单分子检测器的理想基底。基于石墨烯的面内电子电导率响应于跨电极环境和电压偏置的调制的传感器将提供对电极表面的原子过程的新见解。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Fast, high-resolution surface potential measurements in air with heterodyne Kelvin probe force microscopy
开尔文探针力显微镜（KPFM）采用原子力显微镜在纳米尺度上测量表面的电势。在这里，我们证明，外差KPFM使扫描速率的几帧每分钟在空气中，并同时保持空间分辨率和电压灵敏度相媲美的调频KPFM，目前的空间分辨率标准。两个常见的类的地形耦合文物被证明是可以避免的H-KPFM。还介绍了H-KPFM的第二种实现方式，其中通过第一悬臂梁谐振放大电压信号以增强灵敏度。H-KPFM的增强的时间分辨率可以实现许多动态过程的成像，例如电致变色切换、相变和器件退化（电池、太阳能等），其发生在数秒至数分钟内，并且涉及纳米长度的电势变化。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct visualization of charge transport in suspended (or free-standing) DNA strands by low-energy electron microscopy
低能量电子为单个生物分子的长时间曝光成像提供了独特的可能性，而没有显著的辐射损伤。此外，低能电子对局部电位表现出高灵敏度，因此可用于成像小至一个元电荷的一部分的电荷。这些特性的结合使低能电子成为一种令人兴奋的工具，用于成像单个生物分子中的电荷传输。在这里，我们演示了在约1 nm的分辨率下的单个脱氧核糖核酸（DNA）分子的成像，同时成像的DNA分子的电荷是小于一个元电荷每纳米的顺序。对DNA网络的不同部分进行的互相关分析表明，两个区域之间的电荷重新分布是相关的。因此，低能电子显微镜能够提供大分子结构及其电荷分布的同时成像，这可以有利于成像和构建纳米生物传感器。
2019-08-25 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.ins-det
3D-imaging of Printed Nanostructured Networks using High-resolution FIB-SEM Nanotomography
溶液加工纳米材料网络对于电子、传感和能源储存/发电的多种应用非常重要。虽然已知网络形态在确定印刷网络的物理性质中起主导作用，但仍然难以量化网络结构。在这里，我们利用FIB-SEM纳米断层扫描来观察纳米结构网络的形态。从各种尺寸的石墨烯纳米片的印刷网络以及WS 2纳米片、银纳米片和银纳米线的网络获得纳米分辨率的3D图像。提取了重要的形态特征，包括网络孔隙率、曲折度、孔尺寸和纳米片取向，并将其与网络电阻率联系起来。通过扩展这种技术来询问垂直印刷异质叠层内的结构和界面，我们展示了这种技术的潜力，用于器件表征和优化。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring Temperature Gradients over Nanometer Length Scales
当量子点受到热梯度时，如果电导谱和背景温度已知，则可以从量子点的热流确定进入量子点的电子的温度。我们通过测量嵌入纳米线中的15 nm量子点的温度差来演示这种技术。当量子点的能态被许多kT分开时，可以使用这种技术，并且将使未来的电子-声子相互作用、非线性热电效应和量子点中的热电能量转换效率的定量研究成为可能。
2009-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atom Probe Tomography of Organic Molecular Materials: Sub-Dalton Nanometer-Scale Quantification
在本文中，我们证明了原子探针层析成像（APT）可以应用于小分子有机材料。我们表明，APT可以提供一个前所未有的组合的质量分辨率的$\lt 1~\mathrm{Da}$，空间分辨率的$\sim 0.3~\mathrm{nm}$在z和$\sim 1~\mathrm{nm}$在x-y，和分析灵敏度的$\sim 50~\mathrm{ppm}$没有证据的分子碎片。我们讨论了两个系统，展示了APT的力量，发现结构-性能关系的有机系统，已被证明是非常困难的探测使用现有的技术：（1）以前公布的模型有机光伏系统中，我们显示的化学反应发生在异质界面;和（2）一个模型有机发光二极管系统中，我们显示分子分离发生在发射层散装。这些例子说明了APT的力量，使新的见解有机分子材料。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stacking order-dependent sign-change of microwave phase due to eddy currents in nanometer-scale NiFe/Cu heterostructures
在自旋电子学领域，铁磁/非磁性金属多层膜是新兴技术的核心组成部分。使用带状线换能器的谐振实验通常用于表征和设计这些堆栈的应用。到目前为止，在这些实验中，涡流对趋肤深度极限以下的铁磁磁化动力学的激励的影响最常被忽略。在这里，使用共面带状线换能器，我们实验研究了宽带铁磁共振响应的NiFe/Cu双层几纳米厚的次集肤深度制度。随着激发频率和铜层厚度的增加，吸收光谱的不对称性逐渐增强。最重要的是，不对称的符号取决于堆叠顺序。实验数据与考虑在Cu层中产生的涡电流和由涡电流产生的反馈磁场的后续相移的定量分析一致。这些结果扩展了我们对微波磁集肤深度以下涡流影响的理解，并解释了带状线实验中报告的线形不对称性和相位滞后。
2019-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
