研究動態：

磁場對量子材料中電子的運動有著深遠的影響。強磁場下的二維電子系統具有量子化的霍爾電導率、手性邊緣電流的集合模式，被稱為磁等離子體和磁激子。到目前為止，在電中性樣品中產生這些集合模式并以其固有的納米長度尺度對其進行成像仍挑戰性。

近日，美國紐約州立石溪大學(Stony-Brook University) Michael Dapolito，Xu Du & Mengkun Liu等，在Nature Nanotechnology上發文，報道了在自然長度尺度上，實驗觀測到了傳播的磁激子極化激元，并報道了它們在近電中性石墨烯中的磁場可調色散。并對這些集體模式及其相關的納米電光響應進行成像。

研究進展：

本文在低溫近場光學顯微鏡技術領域創新性。在高達7T磁場以及納米尺度下，成功觀測到了二維材料的近場響應，實現了對磁極化子的探索和調控。圖1（a）展示的是實驗裝置示意圖，該裝置內置于一個可以提供低溫和強磁場的系統中（OPTICOOL, QUANTUM DESIGN），能夠同時進行近場散射振幅（S）和光電流（I）的測試。在本成果中，AFM Probe被固定在一組可在xyz方向上實現5 mm精確位移的納米位移臺上，其實現的精確定位及與激光的精確耦合是測試的核心與關鍵。這種精確位移得益于德國attocube 公司提供的納米級精度位移的納米位移臺（ANP101，attocube systems AG），其可在低溫和強磁場環境中提供納米級精度位移。隨后，在近電荷中性石墨烯中，展示了在場調諧0→1朗道能級Landau levels、 LL躍遷區域的納米紅外圖像（下圖2）。圖3結果展示了不同磁場大小下狄拉克磁激子DiMEs的測量結果。圖4則展示了依賴于磁場的狄拉克磁激子DiMEs色散關系的結果。

圖1:要200K溫度時，六方氮化硼hexagonal boron nitride，hBN封裝石墨烯后，磁場相關掃描近場光學顯微鏡magneto scanning near-field optical microscope，m-SNOM，以及近場光電流狄拉克磁激子Dirac magnetoexcitons，DiME測量

圖2:在近電荷中性石墨烯中，在場調諧0→1朗道能級Landau levels，LL躍遷區域的納米紅外圖像。

圖3:狄拉克磁激子DiMEs的磁場調諧。

圖4:依賴于磁場的狄拉克磁激子DiMEs色散。

Attocube 低溫納米位移臺

attocube公司生產的位移器設計緊湊，體積小巧，種類包括線性XYZ線性位移器、大角度傾角位移器、360度旋轉位移器和掃描器，并以穩定而優異的性能，原子級定位精度，納米位移步長和厘米級位移范圍受到科學家的肯定和贊譽。產品廣泛應用于普通大氣境中，包括超高真空環境(5E-11mbar)、極低溫環境（10 mK）和強磁場中（31 T）。

 圖5 attocube低溫強磁場位移器，掃描器

attocube低溫位移臺技術特點如下：

參考文獻：

[1]. Dapolito, M., Tsuneto, M., Zheng, W. et al. Infrared nano-imaging of Dirac magnetoexcitons in graphene. Nat. Nanotechnol. (2023).

//doi.org/10.1038/s41565-023-01488-y

//www.nature。。ｃｏｍ/articles/s41565-023-01488-y