Высокоскоростное картирование динамики поверхностного заряда с использованием разреженной сканирующей зондовой силовой микроскопии Кельвина

Для понимания поведения электрического заряда на микроскопическом уровне представлен новаторский подход, который позволяет визуализировать движение заряда на уровне нанометра, или одной миллиардной доли метра, но на скоростях, в тысячи раз превышающих традиционные методы. Для достижения этой возможности был использован сканирующий зондовый микроскоп, оснащенный автоматизированной системой управления, которая обеспечивала уникальную спиральную структуру для эффективного сканирования, а также передовые методы компьютерного зрения для анализа данных. Быстрое и тщательное представление процессов, демонстрируемое новым подходом, ранее было недостижимо.

Высококачественные нанополости за счет мультимодального удержания гиперболических поляритонов в гексагональном нитриде бора

Представлен новый тип поляритонных резонаторов и переопределёны пределы удержания света. Работа демонстрирует нетрадиционный метод удержания фотонов, преодолевающий традиционные ограничения нанофотоники. В эксперименте были созданы нанополости с беспрецедентным сочетанием субволнового объема и увеличенного срока службы. Эти нанополости размером менее 100x100 нм² и толщиной 3 нм удерживают свет на значительно более длительное время. Ключ заключается в использовании гиперболических фонон-поляритонов, уникальных электромагнитных возбуждений, возникающих в двумерном материале, образующем полость. В отличие от предыдущих исследований резонаторов на основе фононных поляритонов, в этой работе используется новый механизм непрямого удержания. Нанополости создаются путем сверления наноразмерных отверстий в золотой подложке с предельной (2-3 нанометра) точностью, как ионно-лучевой микроскоп с гелий-фокусировкой. После изготовления отверстий поверх них наносится гексагональный нитрид бора (hBN), двумерный материал.

Силовая микроскопия с временным разрешением с использованием метода модуляции времени задержки

Ранее был разработан метод сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) с временным разрешением, сочетая СТМ с лазерной технологией для достижения наноуровня пространственного разрешения и фемтосекундного временного разрешения. Этот метод сыграл важную роль в выяснении различной динамики фотовозбуждения. Однако зависимость СТМ от электрического тока между зондом и образцом ограничивает его применение проводящими материалами. В исследовании, опубликованном в журнале Applied Physics Express, учёные разработала новую систему АСМ с временным разрешением, повысив ее работоспособность за счет объединения АСМ с уникальной технологией ультракоротких лазерных импульсов. Эта разработка позволяет измерять высокоскоростную динамику в более широком диапазоне материалов с нанометровым разрешением, включая изоляторы.

Разработан сверхбыстрый детектор утечек водорода

Разработан первый в мире датчик водорода со скоростью менее 0,6 секунды. Устройство представляет собой дифференциальное копланарное устройство, в котором нагреватель и чувствительные материалы расположены рядом в одной плоскости, чтобы преодолеть неравномерное распределение температуры существующих газовых датчиков, где нагреватель, изолирующий слой и чувствительные материалы уложены вертикально. Палладиевый чувствительный наноматериал имеет полностью плавающую структуру и подвергается воздействию воздуха снизу, максимально увеличивая площадь реакции с газом и обеспечивая высокую скорость реакции. Кроме того, палладиевый чувствительный материал работает при одинаковой температуре по всей площади.

Открытие скирмионов и антискирмионов высокого порядка

Исследователи из Аугсбургского и Венского университетов обнаружили сосуществующие магнитные скирмионы и антискирмионы произвольного топологического заряда при комнатной температуре в магнитных многослойных тонких пленках Co/Ni. Их результаты были опубликованы в журнале Nature Physics и открывают возможность для новой парадигмы в исследованиях скирмионики. Эти спиновые объекты можно обнаружить только в отдельной фазе, где добротность Q имеет значение около 1, которое определяется соотношением одноосной магнитной анизотропии и анизотропии магнитной формы.

Новый метод измерения дифракции атомов гелия с микроскопическим пространственным разрешением

Исследователи из Кембриджского университета и Университета Ньюкасла недавно представили новый метод измерения дифракции атомов гелия с микроскопическим пространственным разрешением. Этот метод, изложенный в статье в журнале Physical Review Letters, позволяет физикам изучать электроночувствительные материалы и лучше понимать их морфологию с помощью микродифракции гелия. В экспериментах был использован сканирующий гелиевый микроскоп, в котором для коллимации пучка гелия используется точечное отверстие. С помощью этого микроскопа и тщательно разработанной стратегии удалось получить дифракционные картины с небольшой области (около 10 мкм) образца, несмотря на использование фиксированного детектора.

Сильные переходные магнитные поля, индуцированные ТГц-управляемыми плазмонами в графеновых дисках

Физики из Университета Дуйсбург-Эссен и их партнеры обнаружили, что крошечные листы графена могут становиться электромагнитами под действием инфракрасного излучения. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Образец невидим для человеческого глаза: на поверхности размером 2х2 миллиметра расположены крошечные диски, каждый диаметром 1,2 микрометра, что составляет одну сотую ширины человеческого волоса. Они состоят из двух слоев графена — которые лежат друг на друге как блины. Их электроны свободно движутся в материале и могут подвергаться воздействию электромагнитных полей. Учёные использовали терагерцовое (ТГц) излучение с круговой поляризацией в инфракрасном диапазоне для возбуждения электронов. В ходе эксперимента генерировались магнитные поля величиной 0,5 Тесла; это примерно в 10 000 раз превышает магнитное поле Земли.

Успешно разработан первый в мире сверхпроводящий широкополосный детектор фотонов

Исследователи из Национального института информационных и коммуникационных технологий изобрели новую структуру сверхпроводящего полоскового фотонного детектора, которая обеспечивает высокоэффективное обнаружение фотонов даже с широкой полоской, и преуспели в разработке первого в мире сверхпроводящего широкополосного детектора фотонов (SWSPD). Ширина полосы детектора более чем в 200 раз шире, чем у обычных сверхпроводниковых нанополосковых детекторов фотонов (SNSPD). Эта технология может помочь решить проблемы низкой производительности и поляризационной зависимости, существующие в обычных SNSPD. Ожидается, что новый SWSPD будет применяться в различных передовых технологиях, таких как квантовая информационная связь и квантовые компьютеры, что позволит на ранней стадии социального внедрения этих передовых технологий. Работа опубликована в журнале Optica Quantum.