可提供纳米尺度视图的单原子传感器

材料牛注：目前加州圣巴巴拉大学的研究者们发明了新一代显微镜，可在一系列温度范围下磁性原子尺度成像。

当IBM研究者们首次意识到扫描隧道显微镜原子尺度成像时，这是一个重大发现。许多人认为这项发明促进了纳米科技的发展。目前加州圣巴巴拉大学的研究者们发明了新一代显微镜，可在一系列温度范围下磁性原子尺度成像。显微镜的核心是一个单个原子，更确切地说，是一个单个原子的缺失。

发表在Nature Nanotechnology期刊上的研究表明，研究者们基于金刚石中一种氮空位缺陷，制造了一种新型显微镜传感器。在这些氮空位缺陷中，在金刚石分子晶格的同一点上，一个氮原子取代了一个碳原子，从而破坏了其晶格结构，在与氮原子相邻的位置上留下了空位。

这种晶格缺陷使得特定物理现象（尤其是磁性）的传感成为可能。在操作中，一个氮空位基磁性传感器通过测缺陷的自旋相关的光致发光来探测这种磁性。为了真正制造一个显微镜，加州圣巴巴拉大学的研究者们发明了一种类似牙刷的传感器。这种类似牙刷结构中的每一个刷子毛在尖端都有一个氮空位缺陷。

Ania Jayich，该项研究的教授和负责人，在一个新闻发布会上说道：“这是这种类型的第一个工具。在操作过程中，从室温降到低温时，会有许多有趣的物理现象发生。当热能足够低时，电子相互作用的效果变得可视化，导致物质的新相产生。我们目前可以使用这种新的空间分辨率技术来进行探究。”

为了测试他们的氮空位基传感器，研究者们成像了一种包含被称为漩涡（改变磁通量的地方）的磁性结构超导体。这些新型的传感器能够分辨出单独的漩涡。

为了进一步研究，加州圣巴巴拉大学的团队正在利用这项技术来观察孤立子（可在薄膜中旋转磁性自旋模型）。孤立子可能听起来比较费解，但是它们是一种新型数据储存的基础。使用这种新型氮空位基传感器，研究者们相信它的高分辨可成像发生在材料中可导致孤立子的所有相互作用。

Jayich补充道：“在原子之间有许多不同的相互作用，在预测材料的行为之前应当理解它们之间的作用。”

原文参考地址：Single-Atom Sensor Offers New View of the Nanoscale

感谢材料人编辑部曾庆辉提供素材