中国科学家“看到”冰表面原子结构

中国科学家“看到”冰表面原子结构北京大学物理学院、北京怀柔综合性国家科学中心轻元素量子材料交叉平台（简称轻元素平台）组成的研究团队，利用自主研发的国产qPlus型扫描探针显微镜，在国际上首次“看到”冰表面的原子结构，并揭示其在零下153摄氏度即开始融化的奥秘。该成果22日晚发表于国际学术期刊《》上。冰表面的研究对探索生命起源和物质来源具有重要意义，但因缺乏原子尺度实验工具，科学界对冰表面结构的基本问题一直未有明确解答。据介绍，团队利用qPlus型扫描探针显微镜，开发出可分辨氢原子和化学键的成像技术，实现冰表面水分子氢键网络的精确识别和氢原子分布的精准定位。探测发现，冰表面结构同时存在六角密堆积和立方密堆积两种排列方式，且拼接堆砌形成稳定的网络结构。轻元素平台负责人江颖教授表示：“我们通过变温实验，首次在原子尺度上‘看到’冰表面预融化的过程，发现其在零下153摄氏度时就开始融化，这对理解冰面的润滑现象、云的形成及冰川的消融过程等至关重要”。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

全球首台商用低温版量子钻石原子力显微镜发布

全球首台商用低温版量子钻石原子力显微镜发布5月21日，全球首台商用低温版量子钻石原子力显微镜，在全国首届量子精密测量赋能产业发展大会上正式亮相。该显微镜由国仪量子技术（合肥）股份有限公司自主研制，这标志着我国量子精密测量技术的产业化发展，取得重要突破。低温版量子钻石原子力显微镜，是一台结合了金刚石NV色心光探测磁共振技术，以及原子力显微镜扫描成像技术的量子精密测量仪器，其可用于宽温区下高分辨、高灵敏、定量无损的磁学测量，具有纳米级的高空间分辨以及单个自旋的超高探测灵敏度。（科技日报）

我国自主研发高分辨率 “扫描探针显微镜” 进入商业化应用

我国自主研发高分辨率“扫描探针显微镜”进入商业化应用据新华社，扫描探针显微镜是探索微观世界的核心设备，由我国自主研发的qPlus型扫描探针显微镜已进入国产商业化应用。这款扫描探针显微镜具有“原子级”空间分辨率和高敏感度，将为探索轻元素量子材料及其他材料的微观奥秘提供新的视角和工具。5月22日，北京市交叉研究平台项目——轻元素量子材料交叉平台揭牌启动仪式在北京怀柔科学城举行。仪式上发布了这一消息。

量子气体显微镜QUIONE利用开创性的锶显微技术深入研究材料的微观特性

量子气体显微镜QUIONE利用开创性的锶显微技术深入研究材料的微观特性量子物理学需要高精度传感技术来深入研究材料的微观特性。从最近出现的模拟量子处理器来看，所谓的量子气体显微镜已被证明是在原子层面了解量子系统的强大工具。这些设备可以产生分辨率极高的量子气体图像：它们可以检测到单个原子。现在，ICFO研究人员（西班牙巴塞罗那）SandraBuob、JonatanHöschele、VasiliyMakhalov博士和AntonioRubio-Abadal博士，在ICFO的ICREA教授LeticiaTarruell的领导下，解释了他们是如何制造出自己的量子气体显微镜的，该显微镜以希腊雪女神命名为QUIONE。该小组的量子气体显微镜是世界上唯一一台对锶量子气体的单个原子进行成像的显微镜，也是西班牙第一台此类显微镜。除了可以分辨单个原子的极具冲击力的图像之外，QUIONE的目标是量子模拟。正如ICREA教授LeticiaTarruell所解释的那样："量子模拟可以用来将非常复杂的系统归结为更简单的模型，进而理解当前计算机无法回答的开放性问题，例如为什么有些材料即使在相对较高的温度下也能无损耗地导电"。玻璃池图片，中间为锶气云图源：ICFOICFO小组在这一领域的研究获得了国家层面（西班牙皇家物理学会的奖励，以及BBVA基金会、RamónAreces基金会、LaCaixa基金会和Cellex基金会的项目和赠款）和欧洲层面（包括一个ERC项目）的支持。此外，作为加泰罗尼亚政府推广量子技术承诺的一部分，QUIONE还得到了加泰罗尼亚政府通过企业与工作部数字政策秘书处提供的共同资助。这项实验的奇特之处在于，他们成功地将锶气体带入量子态，将其置于光学晶格中，使原子可以通过碰撞产生相互作用，然后应用单原子成像技术。这三个因素加在一起，使ICFO的锶量子气体显微镜在同类产品中独一无二。实验室地图和量子模拟器的位置。资料来源：ICFO为什么是锶？迄今为止，这些显微镜装置依赖于锂和钾等碱性原子，与锶等碱土原子相比，锂和钾的光学光谱特性更为简单。这意味着在这些实验中，锶可以提供更多的成分。事实上，近年来，锶的独特性质使其成为量子计算和量子模拟领域非常受欢迎的应用元素。例如，锶原子云可以用作原子量子处理器，从而解决目前经典计算机所无法解决的问题。总之，ICFO的研究人员看到了锶在量子模拟方面的巨大潜力，他们开始着手制造自己的量子气体显微镜。QUIONE就是这样诞生的。实验室中的团队。从左至右SandraBuob、AntonioRubio-Abadal、VasiliyMakhalov、JonatanHöschele和LeticiaTarruell。资料来源：ICFO为此，他们首先降低了锶气体的温度。利用几束激光的作用力，原子的速度可以降低到几乎不动的程度，几乎不移动，在短短几毫秒内就能将温度降低到几乎绝对零度。然后，量子力学定律就会支配它们的行为，原子就会显示出量子叠加和纠缠等新特征。之后，在特殊激光器的帮助下，研究人员激活了光晶格，使原子沿着空间排列成网格状。"你可以把它想象成一个鸡蛋盒，其中的各个位置实际上就是你放鸡蛋的地方。但我们用原子代替了鸡蛋，用光学晶格代替了纸盒，"文章的第一作者桑德拉-布布解释说。"蛋杯"中的原子相互影响，有时会发生量子隧道效应，从一个地方移动到另一个地方。原子间的这种量子动力学模拟了某些材料中电子的量子动力学。因此，对这些系统的研究有助于理解某些材料的复杂行为，而这正是量子模拟的关键理念。气体和光学晶格准备就绪后，研究人员立即用显微镜拍摄了图像，终于可以逐个原子地观察锶量子气体了。至此，"QUIONE"的建造工作已经取得了成功，但它的创造者们还想从中获得更多。因此，除了照片之外，他们还拍摄了原子的视频，并能够观察到，虽然原子在成像过程中应该保持静止，但它们有时会跳到附近的晶格部位。这可以用量子隧道现象来解释。"原子从一个位置"跳"到另一个位置。这是非常美丽的景象，因为我们亲眼目睹了原子固有量子行为的直接表现。最后，研究小组利用他们的量子气体显微镜证实，锶气体是一种超流体，一种没有粘性的物质流动的量子相。"我们突然关闭了晶格激光器，这样原子就可以在空间膨胀并相互干涉。由于超流体中原子的波粒二象性，这就产生了干涉图案。"安东尼奥-鲁比奥-阿巴达尔博士解释说："当我们的设备捕捉到它时，我们验证了样品中超流体的存在。""对于量子模拟来说，这是一个非常激动人心的时刻，"ICREA教授莱蒂西亚-塔鲁埃尔（LeticiaTarruell）说。"现在，我们的量子气体显微镜中又增加了锶，也许不久之后我们就能模拟更复杂、更奇特的材料。新的物质相有望出现。我们还期望获得更强的计算能力，将这些机器用作模拟量子计算机。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429521.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429521.htm

科学家捕捉到光驱动聚合物的蛛丝马迹

科学家捕捉到光驱动聚合物的蛛丝马迹高速原子力显微镜与激光照射系统相结合，用于原位实时观察偶氮聚合物的变形过程。资料来源：大阪大学偶氮聚合物是一种光活性材料，这意味着当光线照射到它们时，它们会发生变化。具体来说，光线会改变它们的化学结构，从而改变薄膜的表面。这使得它们在光学数据存储和提供光触发运动等应用中颇具吸引力。能够在捕捉图像的同时用聚焦激光引发这些变化被称为原位测量。"通常，研究聚合物薄膜的变化时，需要对其进行处理，例如用光照射，然后进行测量或观察。然而，这只能提供有限的信息，"该研究的第一作者KeishiYang解释说。"使用高速原子力显微镜（HS-AFM）装置，包括一台带激光器的倒置光学显微镜，使我们能够触发偶氮聚合物薄膜的变化，同时以高时空分辨率对其进行实时观测。"(a）与激光辐照系统集成的高速原子力显微镜概述b）偶氮聚合物变形的高速原子力显微镜图像。资料来源：美国化学学会高速原子力显微镜测量能够以每秒两帧的速度跟踪聚合物薄膜表面的动态变化。研究还发现，所使用的偏振光的方向会对最终的表面图案产生影响。利用原位方法进行的进一步研究有望深入了解光驱动偶氮聚合物变形的机理，从而最大限度地发挥这些材料的潜力。该研究的资深作者TakayukiUmakoshi说："我们已经展示了观察聚合物薄膜形变的技术。不过，在此过程中，我们展示了将尖端扫描HS-AFM和激光源结合起来，用于材料科学和物理化学的潜力"。对光有反应的材料和过程在化学和生物学的多个领域都很重要，包括传感、成像和纳米医学。原位技术为加深理解和最大限度地发挥潜力提供了机会，因此有望应用于各种光学设备。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423710.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423710.htm

揭开摩擦的秘密 突破性研究揭示分子在表面上的行为

揭开摩擦的秘密突破性研究揭示分子在表面上的行为准确把握物体之间的精确接触条件是一项长期挑战，而最近扫描探针显微镜技术的进步使这一壮举成为可能。然而，即使取得了这些技术突破，动态摩擦力--维持分子运动所需的力--的复杂性仍然难以捉摸。科学家们可以通过移动表面上的单个分子来测量静摩擦力，但对动态摩擦力的测量和理论理解仍有待全面揭开。图1：原子层面的动态摩擦。(A)一氧化碳分子在铜表面被金属尖端操纵的示意图。(B)针尖在铜表面水平移动时CO分子吸附状态的变化。针尖与CO之间的相互作用能以不同的线条表示：CO在顶点（黑色曲线）、桥点（红色曲线）和邻近顶点（蓝色曲线）上的吸附状态。随着针尖的移动，CO的实际吸附状态沿着实线变化。不同吸附位点之间的转换（绿色交叉）是了解动态摩擦复杂性的关键。资料来源：美国物理学会突破性研究现在，来自日本金泽大学、西班牙多诺斯蒂亚国际物理中心和德国雷根斯堡大学的合作团队在《物理评论快报》和《物理评论B》上发表文章，报告了他们深入研究这一难题的突破性研究。他们使用原子力显微镜仔细研究了一氧化碳(CO)分子在单晶铜表面上的操控。在abinitio计算的支持下，他们的研究结果揭示了以下问题：-一氧化碳分子如何相对于显微镜尖端和表面定位。-显微镜尖端引起的分子运动、能量消耗以及静摩擦和动摩擦力之间的关系。这项研究因其对摩擦过程的清晰认识而脱颖而出。它不仅为一个研究已久的现象提供了新的见解，还为今后研究能量耗散弛豫过程铺平了道路。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395469.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395469.htm