近年來，中國(guó)科研迅速崛起，高質(zhì)量的科研成果層出不窮，捷報(bào)頻頻。為更有效地支持國(guó)內(nèi)科研及應(yīng)用發(fā)展，Quantum Design中國(guó)經(jīng)過數(shù)十年打造了QD中國(guó)北京樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室，旨在為中國(guó)科學(xué)家提供包括LVEM5 小型臺(tái)式透射電子顯微鏡、 Microwriter小型多功能激光直寫光刻系統(tǒng)、mIRage非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測(cè)量系統(tǒng)、neaSNOM 高分辨散射式近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等樣機(jī)。近日， QD中國(guó)北京實(shí)驗(yàn)室的neaSNOM和nano-FTIR的樣機(jī)也迎來了兩篇與客戶合作的新論文正式上線。
2020年6月，《Nature Communications》雜志發(fā)表了澳大利亞蒙納士大學(xué)（Monash University）鮑橋梁教授及合作者題為“Chemical switching of low-loss phonon polaritons in α-MoO3by hydrogen intercalation”的研究論文。文章致謝部分，作者對(duì)Quantum Design China北京實(shí)驗(yàn)室提供的nea-SNOM測(cè)試支持特意表示了感謝。論文作者之一歐清東博士對(duì)neaSNOM樣機(jī)的使用給予了高度的肯定和評(píng)價(jià)。
文章共同作者歐清東博士對(duì)neaSNOM樣機(jī)的評(píng)價(jià)：
“Quantum Design中國(guó)子公司北京實(shí)驗(yàn)室的neaSNOM設(shè)備，為該研究的部分?jǐn)?shù)據(jù)采集提供了有力的技術(shù)支持。得益于散射型近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，我們可以直接觀測(cè)到納米尺度聲子化激元在二維材料體系內(nèi)的傳播，并且可以定量地分析激元特性。在該研究中，neaSNOM的高空間分辨率和寬譜可調(diào)的紅外光源，使我們清晰地觀測(cè)到a-MoO3聲子激元在化學(xué)調(diào)控下的一系列近場(chǎng)行為表現(xiàn)與納米光學(xué)特性?！?/p>
圖一：文章共同一作歐清東博士（右一）在QD中國(guó)北京樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室
同時(shí)，2020年1月，美國(guó)化學(xué)會(huì)《ACS Applied Materials & Interfaces》雜志也上線了清華大學(xué)雒建斌院士和解國(guó)新副教授研究組題為“Super-Slippery Degraded Black Phosphorus/Silicon Dioxide Interface”的研究論文。文章致謝部分，作者對(duì)Quantum Design China北京實(shí)驗(yàn)室李勇君博士對(duì)于nano-FTIR測(cè)試提供的幫助表示了感謝。同時(shí)作者對(duì)nano-FTIR樣機(jī)的使用前景給予了良好的評(píng)價(jià)。
文章作者武帥博士對(duì)nano-FTIR的評(píng)價(jià)：
“nano-FTIR技術(shù)克服了普通FTIR光譜限分辨率低的限制，實(shí)現(xiàn)了在納米分辨率下鑒別界面的化學(xué)成分，揭示了降解后BP的表面基團(tuán)與水分子之間的強(qiáng)相互作用。界面存在的液態(tài)水層是BP/SiO2界面超低剪切強(qiáng)度的主要原因，這一發(fā)現(xiàn)也有助于揭示BP納米材料在水基潤(rùn)滑中的作用機(jī)制，結(jié)合了AFM的成像和定位功能，Nano-FTIR技術(shù)實(shí)現(xiàn)了納米尺度的原位紅外測(cè)試，是納米材料原位測(cè)試研究中強(qiáng)有力的先進(jìn)表征技術(shù)?！?/p>
圖二：文章作者武帥博士（右一）在QD中國(guó)北京樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室
Quantum Design中國(guó)對(duì)客戶的信任與認(rèn)可表示誠(chéng)摯的感謝，能夠?yàn)橹袊?guó)的科研貢獻(xiàn)一份力量，是我們的榮幸，我們也將繼續(xù)秉承 “For Scientist, By Scientist”的理念，助力中國(guó)科技蓬勃發(fā)展，與中國(guó)科研工作者“合作共贏”。 QD中國(guó)北京樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室與客戶的合作文章將紛至沓來，敬請(qǐng)期待！
文章內(nèi)容簡(jiǎn)介：1. Chemical switching of low-loss phonon polaritons in α-MoO3by hydrogen intercalation
近幾年，天然范德瓦爾斯材料體系中的聲子化激元，展現(xiàn)出優(yōu)異的納米光學(xué)特性，引起了科研工作者的廣泛關(guān)注與研究。相較于諸如石墨烯的等離激元，聲子激元材料通常具有很大的帶隙，電學(xué)柵壓調(diào)控對(duì)聲子激元并不適用。因此，如何有效的操控這些新穎的聲子激元是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。
該研究報(bào)道了一種化學(xué)法調(diào)控聲子激元的策略[1]，通過直接修飾激元材料（a-MoO3）本身，實(shí)現(xiàn)聲子激元的開關(guān)與轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)所采用的氫原子插層技術(shù)具有非易失并可恢復(fù)的特點(diǎn)，讓我們能夠在實(shí)現(xiàn)可逆開關(guān)聲子激元的同時(shí)，維持其較長(zhǎng)的激元壽命。通過控制離子插層參數(shù)，作者利用高空間分辨率的neaSNOM對(duì)不同插層階段的樣品進(jìn)行測(cè)試。所得到的近場(chǎng)圖像顯示出具有一定空間取向的中間態(tài)氫化納米結(jié)構(gòu)充當(dāng)了面內(nèi)納米天線，可以有效地激發(fā)與反射聲子激元。為了進(jìn)一步驗(yàn)證化學(xué)開關(guān)聲子激元的實(shí)用性，研究者借助納米光刻技術(shù)在a-MoO3薄層表面設(shè)計(jì)并制備出多種不同的局域化圖案，并在氫化與脫氫作用后，有效實(shí)現(xiàn)了具有空間選擇性的聲子激元可逆控制。這一發(fā)現(xiàn)為今后制備具有不同構(gòu)型的面內(nèi)異質(zhì)結(jié)和批量實(shí)現(xiàn)聲子激元共振增強(qiáng)的陣列提供了一種可行性方案?？傊?，該研究所提出的插層策略拓展出一條連接納米光子學(xué)，可重構(gòu)的超表面以及范德瓦爾斯光學(xué)材料的有效途徑。
文章內(nèi)容簡(jiǎn)介 2. Super-Slippery Degraded Black Phosphorus/Silicon Dioxide Interface
在微電子器件的制備中，二維材料常被轉(zhuǎn)移到二氧化硅（SiO2）/硅（Si）基底上進(jìn)行組裝和加工。黑磷（BP）具有良好的電學(xué)與光電特性，是一種新型的具有二維層狀結(jié)構(gòu)的直接帶隙半導(dǎo)體材料，但在大氣環(huán)境中容易與氧和水結(jié)合發(fā)生降解。清華大學(xué)的研究者在用AFM探針對(duì)BP納米片進(jìn)行納米操縱的過程中發(fā)現(xiàn)，降解的BP薄片可在SiO2/Si基底上發(fā)生滑動(dòng)，測(cè)得其界面剪切強(qiáng)度（ISS）低至0.029±0.004 MPa，與石墨的層間剪切強(qiáng)度值相當(dāng)。值得注意的是，在BP片發(fā)生滑動(dòng)后，基底上有明顯的殘余物，可見 BP/SiO2的界面并非單純的固-固接觸界面[2]。
為了研究界面結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成，研究者采用基于原子力顯微鏡（AFM）的納米傅里葉紅外光譜技術(shù)（nano-FTIR），通過具有Pt-Ir涂層的AFM針尖在納米尺度進(jìn)行近場(chǎng)探測(cè)BP表面和界面殘余物化學(xué)基團(tuán)的分子振動(dòng)信息，在900—1100 cm-1的激光波長(zhǎng)范圍內(nèi)獲得了nano-FTIR光譜分析，同時(shí)記錄了與樣品紅外吸收相關(guān)的nano-FTIR吸收光譜。測(cè)試數(shù)據(jù)表明：退化的BP表面和界面殘余物均出現(xiàn)1050cm-1的P-OH特征峰，P-OH的不對(duì)稱拉伸振動(dòng)峰（924 cm-1）和彎曲振動(dòng)峰（940 cm-1），以及和H2O發(fā)生耦合的峰（1080 cm-1）；另外，位于930-1000 cm-1的復(fù)合峰可歸為P-O鍵的振動(dòng)模式，包括P-O-P，P-O，PO43-和P=O基團(tuán)，1008 cm-1處的峰值對(duì)應(yīng)于H3PO4典型的對(duì)稱拉伸振動(dòng)，而1045 cm-1和1062-1066 cm-1處的吸收峰來源于PO43-基團(tuán)；同時(shí)，在基底表面還存在Si-OH鍵的振動(dòng)峰（位于939 cm-1和970 cm-1）。該結(jié)果表明，轉(zhuǎn)移在SiO2表面的BP在降解的過程不僅形成了表面吸附水層，界面包含大量的P-OH、P=O等親水基團(tuán)和H2O分子，同時(shí)誘導(dǎo)SiO2表面Si-OH基團(tuán)的形成。界面P-OH和Si-OH等親水基團(tuán)促進(jìn)可移動(dòng)水層的插入，影響界面水分子的擴(kuò)散和結(jié)構(gòu)。
論文原文參考：
[1] Yingjie Wu, Qingdong Ou, Yuefeng Yin, Yun Li, Weiliang Ma, Wenzhi Yu, Guanyu Liu,Xiaoqiang Cui, Xiaozhi Bao, Jiahua Duan, Gonzalo álvarez-Pérez, Zhigao Dai, Babar Shabbir,Nikhil Medhekar, Xiangping Li, Chang-Ming Li , Pablo Alonso-González & Qiaoliang Bao，Chemical switching of low-loss phonon polaritons in α-MoO3 by hydrogen intercalation，Nature Communications，2020, 11,2646
https://doi.org/10.1038/s41467-020-16459-3.
[2] Shuai Wu, Feng He, Guoxin Xie, Zhengliang Bian, Yilong Ren, Xinyuan Liu, Haijun Yang, Dan Guo,Lin Zhang, Shizhu Wen, and Jianbin Luo， Super-Slippery Degraded Black Phosphorus/Silicon Dioxide Interface，ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 7717?7726 https://doi.org/10.1021/acsami.9b19570.
相關(guān)產(chǎn)品：
超高分辨散射式近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡：http://www.buyu5683.com/product/20160315768.shtml
納米傅里葉紅外光譜儀：http://www.buyu5683.com/product/20160315769.shtml
