記者從中科院合肥研究院獲悉，該院強磁場中心陸輕鈾課題組在國際上首次研制成功混合磁體極端條件下原子分辨掃描隧道顯微鏡（STM），為利用混合磁體搭配STM開展原子分辨成像研究鋪平了道路。研究成果日前發(fā)表在著名期刊《超顯微術(shù)》及《科學(xué)儀器評論》上。

目前最強的穩(wěn)態(tài)磁場是通過混合磁體獲得的，由于其運行過程強震動的干擾，國際上只能應(yīng)用其開展如輸運、磁性、磁光等宏觀平均效果的測量，但空間原子分辨測量更接近于揭示物性的微觀量子起源，是宏觀測量完全不可替代的，在新的電子材料/納米材料、新物性、新理論探索中發(fā)揮決定性的作用。

合肥研究院強磁場中心的混合磁體由一個內(nèi)水冷磁體和大口徑的外超導(dǎo)磁體嵌套組成。內(nèi)水冷磁體的孔徑僅為32毫米，這為置入其內(nèi)的STM設(shè)置了苛刻的空間限制，而外超導(dǎo)磁體的超大孔徑又不可避免地產(chǎn)生巨大的雜散場，內(nèi)水冷磁體運行時冷卻水流帶來的強振動和聲音干擾也給STM的原子分辨測量帶來了極大的困難。

課題組基于小尺寸的Spider-Drive馬達(dá)，提出一種全新的管形粗逼近馬達(dá)和掃描成像單元一體化機械串聯(lián)型STM鏡體，可直接插入到混合磁體室溫磁體孔徑并真空密封。經(jīng)過測試，成功地在混合磁體30T超強磁場下獲得了石墨高品質(zhì)原子分辨STM圖像。同時，課題組又針對超強磁場下的生物分子高分辨成像，搭建了一套室溫大氣環(huán)境下的分體式STM。經(jīng)測試，該STM在27.5T超強磁場下依然保持原子分辨。之前，國際上還未曾有水冷磁體或混合磁體中的室溫大氣STM的報道。

該成果對突破當(dāng)前超強磁場下只能開展輸運等宏觀平均效果測量的瓶頸，進(jìn)入到廣闊的物性微觀起源探索領(lǐng)域具有標(biāo)志性意義。