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
Near-field thermal imaging of nanostructured surfaces
我们表明，近场扫描热显微镜，它基本上检测的热激发的电磁模式在纳米距离从一些材料的状态的局部密度，可用于该材料的表面上的结构的纳米级成像。这一发现从理论上解释的方法，处理的表面结构微扰。
2011-03-18 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
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
Imaging Carrier Inhomogeneities in Ambipolar Tellurene Field Effect Transistors
开发范德华（vdW）同质结器件需要具有窄带隙和同时高空穴和电子迁移率的双极传输材料，以及成像和研究载流子类型和相关电导率空间变化的方法。在这里，我们展示了近场扫描微波显微镜（SMM）的一般能力，图像和研究的本地载流子类型和相关的导电性在operando通过研究双极场效应晶体管（FET）的1D VDW材料碲在2D的形式。为了定量地了解整个设备的电子变化，我们产生纳米分辨率的本地载流子等效背栅电压的地图。我们表明，从运输测量确定的全球设备电导率最小值并不产生于均匀的载流子中性，而是从我们的微米级设备的内部的p型区域在设备边缘和n型区域的持续共存。这项工作强调并解决了成像和理解纳米器件电子特性空间变化的需要。
2018-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Cathodoluminescence excitation spectroscopy: nanoscale imaging of excitation pathways
跟踪光激发从产生到衰变为光子的寿命对于理解材料的光学性质至关重要。宏观上，诸如光致发光激发光谱的技术提供了关于材料物理学的独特信息，其应用与量子光学或光致发光学一样多样。材料的激发和发射途径受到纳米尺度变化的影响，这些变化直接影响器件的性能。然而，尽管技术（例如使用自由电子的光谱法）具有相关的空间、光谱或时间分辨率，但它们无法直接访问。在这里，我们探讨两个代表性的光学器件：等离子体纳米粒子和发光2D层的光激发的创建和衰减。通过分析与可见紫外光子在时间上重合的激发电子所损失的能量，揭示了从激发到发光的衰变途径。这被证明为锁相相互作用，如在本地化的表面等离子体激元，和非锁相的，如个别点缺陷的光发射。这种新开发的阴极发光激发光谱图像能量转移途径在纳米尺度。它拓宽了探索纳米材料的工具集。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Nanoscale magnetic imaging of a single electron spin under ambient conditions
通过磁共振成像和核磁共振，在环境条件下探测自旋系综已经彻底改变了生物、化学和物理科学。将传感能力推到单个自旋水平将使前所未有的应用成为可能，例如单分子结构成像;然而，来自单个自旋的弱磁场是传统远场共振技术无法检测到的。近年来，已经有相当大的努力来开发纳米级扫描磁力计，其能够通过使传感器靠近其目标来测量更少的自旋。这些磁力计中最敏感的磁力计通常需要低温操作，但在环境条件（标准温度和压力）下进行测量对于许多成像应用至关重要，特别是在生物系统中。在这里，我们展示了检测和纳米尺度成像的磁场从一个单一的电子自旋在环境条件下使用扫描氮空位（NV）磁强计。通过确定性地扫描我们的NV磁力计50纳米以上的目标电子自旋，同时使用动态解耦的磁力测量协议测量本地磁场，获得真实空间，定量磁场图像。这种单自旋检测能力可以实现纳米和原子尺度上电子自旋的单自旋磁共振成像，并为机械量子态转移等独特应用打开大门。
2012-09-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Planar scanning probe microscopy enables vector magnetic field imaging at the nanoscale
University of Rostock（罗斯托克大学）；Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics（弗劳恩霍夫应用固态物理研究所）；Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（瓦尔特-迈斯纳研究所，巴伐利亚科学院）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
利用NV中心实现薄 films 磁性异质结构中磁涡的三维矢量磁场成像，无需样品侧纳米级微加工。
2024-09-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
NV-center imaging of bubble domains in a 6 Å film of cobalt with perpendicular magnetization
我们采用了扫描NV中心显微镜进行杂散场成像的气泡磁畴在垂直磁化的Pt/Co/AlOx三层6纳米的Co。由畴壁产生的杂散场定量映射与几个纳米的空间分辨率，与探针样品的距离约为100 nm。作为应用的一个例子，我们表明，它应该是可能的，以确定布洛赫或内尔性质的畴壁，这是至关重要的电流控制的畴壁运动的理解。
2014-01-10 cond-mat.mes-hall
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
Simple approach for high-contrast optical imaging and characterization of graphene-based sheets
提出了一种简单的光学方法，用于识别和测量纳米厚的石墨烯基材料的有效光学特性，基于使用由硅上的薄介电层组成的衬底。通过选择适当的光学性质和介电层的厚度，获得石墨烯基材料和基底之间的高对比度。通过对比预测值和实测值，得到了氧化石墨烯、热还原氧化石墨烯和石墨烯的有效折射率和光吸收系数。
2007-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Imaging the dynamics of free-electron Landau states
磁场中电子的朗道能级和态是凝聚态物理中量子霍尔效应和相关效应的基本量子实体。然而，朗道波函数的实空间性质和观测仍然难以捉摸。在这里，我们报告的第一个真实空间观测的朗道态和内部旋转动力学的自由电子。在准均匀磁场中，使用纳米尺寸的电子涡旋束产生具有不同量子数的态，电子涡旋束的半径被选择为与朗道态的腰部相匹配。沿传输方向扫描光束，我们重建了角频率~100 GHz的朗道波函数的旋转动力学。我们观察到具有不同方位角量子数的朗道模属于三类，其特征在于分别以零、拉莫尔和回旋频率旋转。这与经典电子的均匀回旋旋转形成鲜明对比，并且与最近的理论预测完全一致。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
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
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
Harnessing nuclear spin polarization fluctuations in a semiconductor nanowire
在第一次测量凝聚态系统的核磁共振（NMR）后不久，布洛赫预言了在$N$自旋系综的极化中存在与$1/\sqrt{N}$成比例的统计涨落。首先由Sleator等人观察到，所谓的“自旋噪声”最近已经成为纳米级磁共振成像（nanoMRI）中的关键成分。这种突出是MRI分辨率提高到100 nm^3以上的直接结果，在100 nm^3的尺度下，统计自旋涨落开始主导极化动力学。我们展示了一种技术，通过利用这些波动产生比自然热分布更大和更窄的极化，在纳米级的核自旋集合中创建自旋顺序。我们专注于与单个InP和GaP纳米线（NW）及其含氢吸附层相关的包含~10^6磷和氢自旋的系综。我们实时监测、控制和捕获系综自旋极化的波动，并将其存储很长一段时间。这种选择性捕获大的极化波动可能提供一种增强纳米尺度体积的核自旋产生的弱磁信号的途径。该方案也可能被证明是有用的初始化在固态的电子自旋量子比特的核超精细场。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall
Imaging the Nanoscale Band Structure of Topological Sb
未来电子技术的许多有前途的构件--包括非化学计量的化合物、强相关的氧化物和应变或图案化的膜--在纳米长度尺度上是不均匀的。利用这种材料的不均匀性来设计下一代纳米器件需要具有纳米级空间分辨率的能带结构探针。为了满足这一需求，我们报告的第一个同时观察和定量和解的两个候选探针-朗道能级光谱和准粒子干涉成像-我们在这里聘请重建的多组分表面态的拓扑半金属锑（Sb）的能带结构。因此，我们建立了能带结构隧道显微镜（BSTM）技术，其独特的优势包括纳米级的非刚性能带结构变形、空态色散和磁场相关态。我们使用BSTM来阐明拓扑材料的体电导率和表面态鲁棒性之间的关系，并量化自旋电子学应用的基本指标。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Shaping, imaging and controlling plasmonic interference fields at buried interfaces
以纳米（nm）和飞秒（fs）分辨率在掩埋界面处成膜和控制等离子体激元尚未实现，并且对于下一代等离子体激元/电子器件至关重要。在这项工作中，我们使用光来激发和形状的等离子体干涉图案在埋在纳米结构的薄膜中的金属-电介质界面。等离子体激元从光激发的纳米腔阵列中发射，其传播通过光子诱导近场电子显微镜（PINEM）拍摄。由此产生的电影直接捕捉等离子体动力学，允许量化它们的群速度约为0.3c，与我们的理论预测一致。此外，我们表明，光的偏振和纳米腔的设计可以定制形状瞬态等离子体光栅在纳米尺度。这些结果表明，动态成像与PINEM，铺平了道路的fs/nm可视化和先进的异质结构的等离子体场的控制的基础上的新型2D材料，如石墨烯，MoS $_2$，金属薄膜。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging pinning and expulsion of individual superconducting vortices in amorphous MoSi thin films
我们利用扫描纳米尺度超导量子干涉仪（SQUID）对非晶超导MoSi薄膜中的单个涡旋进行了成像。在4.2 K时，涡旋和迈斯纳屏蔽产生的磁场的空间分辨测量结果满足薄膜中涡旋的Pearl模型和Pearl长度和体穿透深度的屈服值。磁通钉扎观察和量化通过测量驱动的涡流运动所施加的电流和热激活。钉扎的效果也观察到在亚稳的涡旋配置，形成所施加的磁场减少和磁通量被驱逐出的膜。了解和控制非晶薄膜中的涡旋动力学对于优化超导纳米线单光子探测器（SNSPD）等器件至关重要，其中最有效的是由MoSi、WSi和MoGe制成。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultrafast order-selective electron imaging and spectroscopy
Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）；Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences（马克斯·普朗克多学科科学研究所）；University of Göttingen（哥廷根大学）；Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普大学）
该研究综述了飞秒光电子动量显微镜与超快透射电子显微镜等技术进展，利用超快有序选择性电子成像与光谱学，为研究量子材料等的非平衡动力学提供了高时空分辨的新途径。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fano resonance enabled infrared nano-imaging of local strain in bilayer graphene
在纳米尺度下以高灵敏度检测局部应变仍然具有挑战性。在这里，我们报告的近场红外纳米成像的局部应变在双层石墨烯通过探测应变引起的声子频率的变化。作为一种非极性晶体，本征双层石墨烯在其横光学（TO）声子频率处具有很小的红外响应。所报道的局部应变的光学检测通过施加垂直电场来实现，该垂直电场打破两个石墨烯层的对称性并向石墨烯声子引入有限电偶极矩。激活的声子进一步与连续电子跃迁相互作用，产生强的Fano共振。由此产生的Fano共振具有非常尖锐的近场红外散射峰，这导致应变检测的异常灵敏度为~0.002%。我们的研究展示了第一个纳米尺度的近场Fano共振，提供了一种新的方式来探测非极性晶体中的高灵敏度的局部应变，并为研究应变诱导的丰富现象打开了令人兴奋的可能性。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multidimensional imaging reveals mechanisms controlling label-free biosensing in vertical 2DM-heterostructures
二维材料和它们的范德华异质结构使大范围的应用成为可能，包括无标记生物传感。异质结构材料中的晶格失配和功函数差异导致应变和电荷转移，通常在纳米尺度上变化，影响器件性能。在这项工作中，开发了一种多维光学成像技术，以映射掺杂和应变的子衍射分布，并了解那些用于调制材料的电子特性的作用。作为示例，制造由单层石墨烯和过渡金属二硫属化物MoS $_2$的单层薄片组成的垂直异质结构，并将其用于生物传感。本文报道了通过三个独立的光学检测通道（光致发光位移、拉曼位移和石墨烯增强拉曼散射）对常用抗癌药物阿霉素进行光学无标记检测。多模态信号的分量的非均匀加宽与异质结构的局部光学性质的统计分布相关。多维纳米成像允许人们揭示这种局部响应的物理起源，并提出缓解材料变异性和未来器件制造的最佳策略。
2021-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nanoscale Optical Imaging of 2D Semiconductor Stacking Orders by Exciton-Enhanced Second Harmonic Generation
二次谐波产生（SHG）是一种非线性光学响应，完全由电偶极极限下的反转对称性破缺引起。近年来，二次谐波作为表征晶体对称性和量子材料中新出现的铁性或拓扑有序的一种多功能和非侵入性的工具，引起了人们的广泛兴趣。然而，传统的远场光学无法探测深亚波长尺度的局部对称性。在这里，我们展示了近场SHG成像的二维半导体和异质结构的空间分辨率下降到20 nm，使用散射型纳米光学装置。我们发现，近场倍频效率大大提高了原子薄的过渡金属二硫属化物中的激子。此外，通过相关的非线性和线性散射型纳米成像，我们解决了双层WSe 2的层间堆叠顺序的纳米尺度变化，并揭示了堆叠调谐激子光物质相互作用。我们的工作展示了在纳米尺度上对晶体对称性和结构-性质关系的非线性光学询问，这些关系与量子材料中的新兴性质有关。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
