近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院強磁場中心陸輕鈾課題組依托穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置（SHMFF），取得低溫強磁場掃描隧道顯微鏡研制新進展。研究成果=發(fā)表于國際著名儀器期刊Review of Scientific Instruments。強磁場中心博士研究生張民為該論文第一作者，強磁場中心陸輕鈾研究員和侯玉斌研究員為共同通訊作者。該論文被選為Featured (Editor’s pick)文章，并被美國物理聯(lián)合會《科學(xué)之光》（AIP Scilight）專題訪報道。

掃描隧道顯微鏡是一種在原子尺度上對材料結(jié)構(gòu)及譜學(xué)進行可視化研究的技術(shù)，采集的測量數(shù)據(jù)可以用于了解凝聚態(tài)物質(zhì)的新奇量子性質(zhì)，如超導(dǎo)性，這些研究需要低溫和強磁場環(huán)境的支持。然而，在一個狹小空間的低溫強磁場環(huán)境安裝具有原子分辨率的掃描隧道顯微鏡（STM）是困難的。

研究團隊設(shè)計了一種精巧的鏡體結(jié)構(gòu)，將掃描隧道顯微鏡的探針掃描器集成在一個外徑為10mm的粗逼近壓電馬達（SpiderDrive）內(nèi)部，成功的開發(fā)出一種外徑僅10mm的超緊湊型掃描隧道顯微鏡，在30mm孔徑的超導(dǎo)磁體中實現(xiàn)了對材料的表面局域電子態(tài)進行高分辨顯微成像及譜學(xué)研究，磁場強度高達17T，溫度低于2K。

這項工作證明了該超緊湊型掃描隧道顯微鏡在低溫、強磁場及狹小空間等惡劣環(huán)境下的工作能力，為在水冷磁體及混合磁體的超高磁場下對凝聚態(tài)物質(zhì)的新奇量子性質(zhì)進行原子尺度的成像及譜學(xué)研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。

上述工作得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施維修改造等項目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0191662

AIP Scilight專訪報道鏈接：https://doi.org/10.1063/10.0025685

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鏡體結(jié)構(gòu)圖及測量數(shù)據(jù)