Пространственно-временная топология пар плазмонных спин-меронов, выявленная с помощью поляриметрической фотоэмиссионной микроскопии

Одним из наиболее мощных инструментов для изучения плазмонных волн является электронная микроскопия с временным разрешением, которая для наблюдения за волновым поведением использует ультракороткие лазерные импульсы. Недавно международная исследовательская группа существенно расширила границы этого метода. Как сообщается в Advanced Photonics, чтобы захватить полное электрическое поле плазмонных волн, учёные использовали несколько лазерных импульсов с задержкой по времени четырех разных поляризаций. Такой подход позволил достичь ранее невозможного уровня точности. Это исследование показывает, что теперь можно изучать сложные спиновые текстуры с высокой точностью и в чрезвычайно короткие сроки. Способность точно реконструировать полные электрические и магнитные поля поверхностных плазмон-поляритонов открывает новые возможности для изучения топологических свойств ближних электромагнитных полей, что может иметь важные последствия для будущих технологий на наноуровне.

Индуцированная бором трансформация ультратонких пленок золота в двумерные металлические наноструктуры

Созданы почти автономные наноструктурированные двумерные (2D) монослои золота — впечатляющий результат в области инженерии наноматериалов, который может открыть новые возможности в катализе, электронике и преобразовании энергии. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Учёные вырастили монослои золота на иридиевой подложке и внедрили атомы бора на границе раздела между золотом и иридием. Эта инновационная технология позволила получить подвешенные моноатомные листы золота, которые имели гексагональную структуру с наноразмерными треугольными узорами. Включение бора повысило стабильность и структурную целостность слоев золота, позволяя формироваться наноструктурам. Анализ подтвердил, что внедрение бора облегчает переход от 3D-к преимущественно 2D-металлическим связям, фундаментально меняя электронное поведение слоев золота. Это преобразование подчеркивает уникальную природу синтезированных пленок, поскольку традиционные методы обычно не могут поддерживать стабильную двумерную металлическую форму, что приводит вместо этого к небольшим или нестабильным структурам.

Генерация высокоточных структурированных световых полей с помощью ультратонкого многомодового волокна с использованием фазового восстановления

Свет, передаваемый по оптическому волокну, искажается по мере распространения. Когда размер волокна приближается к ширине человеческого волоса, это искажение приводит к появлению явно случайного зернистого рисунка. Новые подходы по исправлению искажений приводят к несовершенным световым лучам, что делает их непригодными для микроскопии сверхвысокого разрешения или широкоугольной микроскопии. Команда учёных продемонстрировала, что можно заранее сформировать свет так, чтобы он мог генерировать любой желаемый оптический рисунок, даже после искажения. Метод, опубликованный в Advanced Optical Materials, обеспечивает беспрецедентный контроль над амплитудой, фазой и поляризацией луча на выходе волокна. В эксперименте были продемонстрированы проекции экзотических узоров света, таких как лучи Бесселя, лучи Эйри и лучи Лагерра-Гаусса, каждый из которых обладает уникальными свойствами, лежащими в основе современных методов микроскопии.

Экспериментальное подтверждение существования нового типа сверхпроводника на основе электронной нематичности

Команда учёных под руководством Йельского университета нашла убедительные доказательства существования нового типа сверхпроводящего материала, фундаментального научного прорыва, который может открыть дверь к созданию сверхпроводимости — потока электрического тока без потери энергии — по-новому. Это открытие также оказывает ощутимую поддержку давней теории сверхпроводимости, согласно которой она может быть основана на электронной нематичности, фазе материи, в которой частицы нарушают свою вращательную симметрию. В эксперименте учёные охлаждали материалы на основе железа до температуры менее 500 милликельвинов в течение нескольких дней. Для отслеживания материала они использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который снимает изображения квантовых состояний электронов на атомном уровне. Изображения СТМ позволили найти разрыв, который точно соответствует сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью.

Впервые обнаружена собственная магнитная структура в решетке кагоме

Совместная исследовательская группа из Китая недавно впервые наблюдала внутренние магнитные структуры в решетке кагоме, используя высокочувствительную систему магнитно-силовой микроскопии (MFM) установки постоянного сильного магнитного поля (SHMFF), а также спектроскопию электронного парамагнитного резонанса и микромагнитное моделирование. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Science 19 августа. Эксперименты при переменной температуре показали, что магнитная реконструкция в монокристаллах Fe₃Sn₂ происходит посредством фазового перехода второго рода или слабого фазового перехода первого рода, что пересматривает более ранние предположения о переходе первого рода. Это открытие также переопределило низкотемпературное основное магнитное состояние как плоскостное ферромагнитное состояние, что противоречит предыдущим сообщениям о состоянии спинового стекла. Количественные данные MFM показали, что значительные внеплоскостные магнитные компоненты сохраняются при низких температурах. Используя модель Кейна-Меле, команда объяснила открытие щели Дирака при низких температурах, тем самым отвергнув предыдущие гипотезы о наличии скирмионов в этих условиях.

Терагерцовая спектроскопия динамики волны коллективной плотности заряда на атомном уровне позволяет увидеть электроны в замедленной съемке

Физики из Штутгартского университета под руководством профессора Себастьяна Лота разрабатывают квантовую микроскопию, которая впервые позволяет им регистрировать движение электронов на атомном уровне с чрезвычайно высоким пространственным и временным разрешением. Исследователи опубликовали свои выводы в Nature Physics. Ученые изучили материал, состоящий из элементов ниобия и селена, в котором один эффект можно наблюдать относительно ненарушенным образом: коллективное движение электронов в волне плотности заряда. Было изучено как одна примесь может остановить это коллективное движение. Для этого применяют к материалу чрезвычайно короткий электрический импульс, который длится всего одну пикосекунду. Волна плотности заряда прижимается к примеси и посылает нанометровые искажения в коллектив электронов, которые вызывают очень сложное движение электронов в материале на короткое время. Экспериментаторам приходится очень часто повторять эти измерения, чтобы получить значимые результаты. Исследователи смогли оптимизировать свой микроскоп таким образом, что он повторяет эксперимент 41 миллион раз в секунду и, таким образом, достигает особенно высокого качества сигнала.

Визуализация магнитных полей в атомном масштабе с помощью голографического электронного микроскопа

Исследовательская группа из Японии, в которую входят ученые из Hitachi, Ltd. (TSE 6501, Hitachi), Университета Кюсю, RIKEN и HREM Research Inc. (HREM), достигла крупного прорыва в наблюдении магнитных полей в невообразимо малых масштабах. В сотрудничестве с Национальным институтом передовой промышленной науки и технологий (AIST) и Национальным институтом материаловедения (NIMS) группа использовала голографический электронный микроскоп атомного разрешения Hitachi с недавно разработанной технологией получения изображений и алгоритмами коррекции расфокусировки для визуализации магнитных полей отдельных атомных слоев в кристаллическом твердом теле. Учёные провели измерения электронной голографии на образцах Ba₂FeMoO₆, слоистого кристаллического материала, в котором соседние атомные слои имеют различные магнитные поля. Сравнив результаты своих экспериментов с результатами моделирования, они подтвердили, что превзошли ранее установленный рекорд, сумев наблюдать магнитные поля с беспрецедентным разрешением 0,47 нм.

Новый и простой метод микроскопии сверхвысокого разрешения

MINFLUX — это мощный метод микроскопии, который позволяет исследователям видеть объекты, размер которых намного меньше длины волны света. Исследователи разработали новый способ создания узорчатого светового луча для MINFLUX. Этот метод объединяет два более простых устройства: пространственный модулятор света (ПМС) и электрооптический модулятор (ЭОМ). ПМС действует как цифровой проектор, манипулируя световыми узорами, в то время как ЭОМ контролирует интенсивность света. Эта установка значительно быстрее, дешевле и проще в использовании, чем традиционные методы. Использование более простых компонентов позволяет гораздо быстрее сканировать световой рисунок. Такое быстрое сканирование существенно повышает точность измерений. Новая разработка открывает путь к созданию более доступных и доступных микроскопов MINFLUX. Исследование опубликовано в журнале Light: Science & Applications.

Визуализация структуры поверхности и предварительного плавления льда Ih с атомным разрешением

Команда физиков, связанных с несколькими институтами в Китае, раскрыла причину скользкости льда. В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа использовала атомно-силовую микроскопию, чтобы поближе рассмотреть поверхность льда при разных температурах. Исследователи начали с охлаждения льда внутри камеры микроскопа до -150°C, а затем использовали микроскоп для изучения его атомной структуры . Они могли видеть, что внутренний лед (известный как лед Ih) и лед на поверхности были разными. Лед Ih, как и ожидалось, был уложен в виде шестиугольников. Лед на поверхности, напротив, был лишь частично шестиугольным. Затем исследователи слегка повысили температуру в камере, что привело к еще большему беспорядку, поскольку различия в форме стали более выраженными. Затем команда создала симуляцию, показывающую, как такой беспорядок повлияет на поверхность в целом: она показала, что беспорядок распространяется по всей поверхности, придавая льду вид жидкости, который будет скользким, если наступить на него.

Благодаря слою золота удалось совершить прорыв в повышении четкости и обработке рентгеновских изображений

Исследователи под руководством Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) и Польского центра развития технологий PORT Польского центра исследований имени Лукасевича обнаружили, что добавление золотого слоя к сверкающим материалам делает видимый свет, который они излучают, на 120% ярче. Как показали данные исследования, опубликованные в Advanced Materials, в среднем интенсивность излучаемого света составляла около 88 фотонов на килоэлектронвольт. В результате получаемые рентгеновские изображения в целом стали на 38% резче, а способность различать различные части изображений улучшилась на 182%. Благодаря слою золота время, необходимое сцинтилляционным материалам для прекращения излучения света после поглощения рентгеновских лучей, также сократилось в среднем на 1,3 наносекунды, или почти на 38%, что означает, что они были готовы к следующему раунду облучения быстрее. Это предполагает потенциал золота для ускорения обработки рентгеновских снимков.