近日消息，西班牙光子科學(xué)研究所（ICFO）的研究人員和多個(gè)科研機(jī)構(gòu)及高校的學(xué)者合作，研究了如何使用光來(lái)觀察電子材料的量子性質(zhì)。研究人員使用了一種特殊的天線對(duì)石墨烯表面進(jìn)行掃描，距離間隔為幾納米。通過(guò)這種近場(chǎng)納米鏡，他們看到石墨烯上的光波紋比光速慢了300多倍，與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論有極大的偏離，表現(xiàn)出了其量子特征。

    電子和光沿著石墨烯片表面一起移動(dòng)

    近日消息，西班牙光子科學(xué)研究所（ICFO）的研究人員和多個(gè)科研機(jī)構(gòu)及高校的學(xué)者合作，研究了如何使用光來(lái)觀察電子材料的量子性質(zhì)。研究人員使用了一種特殊的天線對(duì)石墨烯表面進(jìn)行掃描，距離間隔為幾納米。通過(guò)這種近場(chǎng)納米鏡，他們看到石墨烯上的光波紋比光速慢了300多倍，與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論有極大的偏離，表現(xiàn)出了其量子特征。

    這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)使用了超高質(zhì)量的石墨烯為原材，為了在石墨烯（等離激元）中激發(fā)超慢的光波并使其圖像化，研究人員使用了一種特殊的天線對(duì)石墨烯表面進(jìn)行掃描，距離間隔為幾納米。通過(guò)這種近場(chǎng)納米鏡，他們看到石墨烯上的光波紋比光速慢了300多倍，與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論有極大的偏離。

    該項(xiàng)研究在ICFO的FrankKoppens教授領(lǐng)導(dǎo)下，由Mark Lundeberg和Achim Woessner博士與Nanogune的Hillenbrand教授、IIT的Polini教授和哥倫比亞大學(xué)的Hone教授共同完成。研究成果以“Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics”為題發(fā)表在了近期的《Science》雜志上。

    關(guān)于完成的實(shí)驗(yàn)，Koppens教授說(shuō)：“通常來(lái)說(shuō)，探索量子世界是非常困難的，要求超低溫的環(huán)境，但是這項(xiàng)研究，我們可以在室溫下用光照觀察。”

    這種技術(shù)為探索許多新型的量子材料鋪平了道路，這些量子材料包括允許用拓?fù)淞孔游贿M(jìn)行量子信息處理的超導(dǎo)體或拓?fù)洳牧稀４送猓琀illenbrand教授指出，“這可能只是近場(chǎng)納米視覺新時(shí)代的開始。”

    Polini教授說(shuō)：“這個(gè)發(fā)現(xiàn)可能最終導(dǎo)致以真正的微觀方式理解復(fù)雜的量子現(xiàn)象，當(dāng)物質(zhì)受到超低溫和非常高的磁場(chǎng)的影響時(shí)，如分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)。

    Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics

    Abstract

    The response of electron systems to electrodynamic fields that change rapidly in space is endowed by unique features, including an exquisite spatial nonlocality. This can reveal much about the materials' electronic structure that is invisible in standard probes that use gradually varying fields. Here, we use graphene plasmons, propagating at extremely slow velocities close to the electron Fermi velocity, to probe the nonlocal response of the graphene electron liquid. The near-field imaging experiments reveal a parameter-free match with the full quantum description of the massless Dirac electron gas, which involves three types of nonlocal quantum effects: single-particle velocity matching, interaction-enhanced Fermi velocity, and interaction-reduced compressibility. Our experimental approach can determine the full spatiotemporal response of an electron system.

    電子系統(tǒng)對(duì)空間變化迅速的電動(dòng)力場(chǎng)的響應(yīng)具有獨(dú)特的特征，包括精湛的空間非局部性。 這可以揭示材料的電子結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在使用逐漸變化的領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)探針中是不可見的。 在這里，我們使用石墨烯等離子體激元，以接近電子費(fèi)米速度的非常慢的速度傳播，以探測(cè)石墨烯電子液體的非本地響應(yīng)。 近場(chǎng)成像實(shí)驗(yàn)揭示了與無(wú)質(zhì)量狄拉克電子氣體的全量子描述的無(wú)參數(shù)匹配，其涉及三種類型的非局部量子效應(yīng)：?jiǎn)瘟Ｗ铀俣绕ヅ洌嗷プ饔迷鰪?qiáng)的費(fèi)米速度和相互作用降低的壓縮性。 我們的實(shí)驗(yàn)方法可以確定電子系統(tǒng)的全時(shí)空反應(yīng)。

    電子系統(tǒng)對(duì)空間變化迅速的電動(dòng)力場(chǎng)的響應(yīng)具有獨(dú)特的特征，包括精湛的空間非局部性。 這可以揭示材料的電子結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在使用逐漸變化的領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)探針中是不可見的。 在這里，我們使用石墨烯等離子體激元，以接近電子費(fèi)米速度的非常慢的速度傳播，以探測(cè)石墨烯電子液體的非本地響應(yīng)。 近場(chǎng)成像實(shí)驗(yàn)揭示了與無(wú)質(zhì)量狄拉克電子氣體的全量子描述的無(wú)參數(shù)匹配，其涉及三種類型的非局部量子效應(yīng)：?jiǎn)瘟Ｗ铀俣绕ヅ洌嗷プ饔迷鰪?qiáng)的費(fèi)米速度和相互作用降低的壓縮性。 我們的實(shí)驗(yàn)方法可以確定電子系統(tǒng)的全時(shí)空反應(yīng)。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國(guó)內(nèi)外最新動(dòng)態(tài)，我們網(wǎng)站會(huì)不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：殷鵬飛

《中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事

投稿聯(lián)系：編輯部

電話：010-62313558-806

郵箱：fsfhzy666@163.com

中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414