一、單層激子絕緣體的證據(jù)（Nature Physics）
眾所周知拓?fù)湫院完P(guān)聯(lián)性之間的相互作用可以產(chǎn)生各種各樣的量子相，其中許多原理仍有待探索。近的進(jìn)展表明，單分子層WTe2在不同量子相之間具有高度的可調(diào)性，這一特點表明WTe2是一種很有前途的材料。這種二維晶體的基態(tài)可以通過靜電調(diào)諧從量子自旋霍爾絕緣態(tài)轉(zhuǎn)化為超導(dǎo)態(tài)。然而，關(guān)于量子自旋霍爾絕緣態(tài)的帶隙打開機制仍不明確。
近日，美國普林斯頓大學(xué)Ali Yazdani和 Sanfeng Wu（共同通訊作者）等報道了量子自旋霍爾絕緣體也是激子絕緣體的證據(jù)，它是由電子空穴束縛態(tài)(即激子)的自發(fā)形成引起的。文章于2021年12月發(fā)表于Nature Physics。
原文圖2，單層WTe2中電荷中性的絕緣狀態(tài)相關(guān)測量
文章中作者通過巧妙的實驗設(shè)計，結(jié)合電輸運測量和隧穿譜測量，揭示了在樣品電荷中性點存在一種本征絕緣狀態(tài)，并證實了這種電荷中性絕緣態(tài)的相關(guān)性質(zhì)。作者提供的證據(jù)證明樣品不是能帶絕緣體或局域絕緣體，并支持了在激子絕緣體相的存在。這些觀測結(jié)果為理解具有非平凡拓?fù)涞南嚓P(guān)絕緣體奠定了基礎(chǔ)，并確定了單層WTe2是基態(tài)激子量子相材料，為以后的應(yīng)用提供了廣闊的前景。
原文圖4，隧穿光譜揭示的關(guān)聯(lián)特征和金屬-絕緣體躍遷
在本工作中作者使用Quantum Design生產(chǎn)的完全無液氦綜合物性測量系統(tǒng)PPMS DynaCool 和超全開放強磁場低溫光學(xué)研究平臺-OptiCool進(jìn)行了電運輸和vdW隧穿的相關(guān)測量。OptiCool在2018年面世以來作為新型的強磁場低溫光學(xué)研究平臺受到了很多好評，并獲得了當(dāng)年的R&D100大獎。OptiCool的多種電學(xué)通道非常方便用戶進(jìn)行電學(xué)測量和柵壓調(diào)控實驗。
OptiCool樣品臺直流通道（左）與腔體直流接口（右）
OptiCool樣品臺交流通道（左）與腔體交流接口（右）
二、扭曲二維材料磁性體系中的磁疇和莫爾磁性的直接可視化（Science）
扭曲非磁性二維材料形成的莫爾超晶格是研究奇異相關(guān)態(tài)和拓?fù)鋺B(tài)的高度可調(diào)控系統(tǒng)。近些年來在旋轉(zhuǎn)石墨烯等多種二維材料中都觀察到了很多奇異的性質(zhì)。在該工作中，來自華盛頓大學(xué)的徐曉棟教授課題組報道了在小角度扭曲的二維CrI3中出現(xiàn)的磁性紋理。
原文圖1，層堆疊依賴的磁性和扭曲雙層CrI3的磁光測量
作者利用基于NV色心的量子磁強計直接可視化測量了納米尺度的磁疇和周期圖案，這是莫爾磁性的典型特征。該篇文章中利用MOKE和RMCD對樣品的磁性進(jìn)行了精細(xì)的測量。研究表明，在扭曲的雙分子層CrI3中反鐵磁(AFM)和鐵磁(FM)域共存，具有類似無序的空間模式。在扭曲三層CrI3中具有周期性圖案的AFM和FM疇，這與計算得到的CrI3 莫爾超晶格中層間交換相互作用產(chǎn)生的空間磁結(jié)構(gòu)相一致。該工作的研究結(jié)果表明莫爾磁性超晶格可以作為探索納米磁性的研究平臺。
原文圖3，雙三層扭曲CrI3的磁光和NV磁強計掃描測量圖
該研究工作中對扭曲CrI3的MOKE和RMCD測量中使用了基于OptiCool系統(tǒng)的低溫磁光測量系統(tǒng)。OptiCool具有多個窗口，超低震動，1.7K-350K超大控溫區(qū)間等諸多優(yōu)點可以滿足各種高精度的低溫強磁場光學(xué)測量。為了進(jìn)一步滿足用戶的大數(shù)值孔徑測量需求，OptiCool先后開發(fā)出了近工作距離窗口和集成物鏡方案，可以滿足各種用戶的需求。
OptiCool近工作距離窗口（左）與外部物鏡（右）安裝示意圖
內(nèi)部集成室溫物鏡（左）與集成低溫物鏡（右）定制化方案示意圖
三、OptiCool設(shè)備簡介
OptiCool是Quantum Design于2018年2月新推出的超全開放強磁場低溫光學(xué)研究平臺，創(chuàng)新特的設(shè)計方案確保樣品可以處于光路的關(guān)鍵位置。系統(tǒng)擁有3.8英寸超大樣品腔、雙錐型劈裂磁體，可在超大空間為您提供高達(dá)±7T的磁場。多達(dá)7個側(cè)面窗口、1個頂部超大窗口方便光線由各個方向引入樣品腔，高度集成式的設(shè)計讓您的樣品在擁有低溫磁場的同時擺脫大型低溫系統(tǒng)的各種束縛。
OptiCool是全干式系統(tǒng)，啟動和運行只需少量氦氣。全自動軟件控制實現(xiàn)一鍵變溫、一鍵變場、頂部窗口90°光路張角讓測量更便捷；控溫技術(shù)讓控溫更智能；新型磁體結(jié)合了超大均勻區(qū)與超大數(shù)值孔徑。OptiCool讓低溫光學(xué)實驗無限可能。
OptiCool技術(shù)特點：
? 全干式系統(tǒng)：完全無液氦系統(tǒng)，脈管制冷機。
? 8個光學(xué)窗口：7個側(cè)面窗口，1個頂部窗口；可升底部窗口
? 超大磁場：±7T
? 超低震動：<10 nm 峰-峰值
? 超大空間：Φ89 mm×84 mm
? 控溫：1.7K~350K全溫區(qū)控溫
? 新型磁體：同時滿足超大磁場均勻區(qū)、大數(shù)值孔徑的要求。
? 近工作距離：可選3 mm工作距離窗口或集成鏡頭方案
【參考文獻(xiàn)】
1、Jia et al., Nat. Phys (2021) https://doi.org/10.1038/s41567-021-01422-w
2、Song et al., Science 374, 1140–1144 (2021) 26 November 2021
相關(guān)產(chǎn)品：
1、超全開放強磁場低溫光學(xué)研究平臺-OptiCool
