2023год2луна22В Японии команда академика Чжу Цзин из Университета Цинхуа совместно с профессором Че Ренчао из Университета Фудань и адъюнкт - профессором Ли Юань из Пекинского университета опубликовала в журнале Nature под названием«Топологическая спиновая текстура в фазе псевдоразрыва высокотоксичного сверхпроводника»^[1] Статьи. В исследовании используется электронный микроскоп Symerflight (ТЕМВпервые в псевдоэнергетическом состоянии.YBa₂Ку₃О_6.5В материале было обнаружено существование топологических магнитных вихревых структур. Открытие топологической магнитно - вихревой структуры на микроуровне реального пространства дает прямое визуальное доказательство нарушения симметрии инверсии времени при псевдоэнергетическом зазоре и обнаруживает, что топологическая магнитно - вихревая структура разрушается при волновом состоянии плотности заряда и возвращается в сверхпроводящее состояние, что имеет большое значение для выявления микромеханизма высокотемпературной сверхпроводимости, и усовершенствованный прозрачный электронный микроскоп еще более важен для этого открытия. Академик Чжу Цзин, профессор Че Ренчао и другие глубоко культивируют область исследований сверхпроводящих материалов, область исследований криогенных линз Лоренца на месте, область исследований электронной микроскопии в течение многих лет, достигли ряда важных результатов исследований. В этом исследовании команда использовала недавно установленную лабораторию электронной микроскопии Университета ФуданьСпектра 300Проницательный электронный микроскоп провел низкотемпературные испытания образцов Лоренца и сделал это важное открытие.

2021год, Саймер летает в Шанхайский нанопорт (Шанхай NanoPort, Thermo Fisher ScientificИмел честь участвовать в некоторых из этих экспериментальных работ и активно сотрудничать в поддержке создания криогенной экспериментальной среды и сбора данных на месте. В этой статье мы расскажем о двух методах электронной микроскопии.- Да.Электрические линзы Лоренца (LTEM) и интегральная дифференциальная фазовая футеровка (iDPCКлючевая роль в этой работе.

Электрические линзы Лоренца (LTEM)

нормальныйТЕМПод световой дорожкой объектив открыт, образец находится между верхними и нижними полюсами объектива~ 2ТВ сильном магнитном поле магнитная структура образца разрушается сильным магнитным полем объектива. Для наблюдения собственной магнитной структуры образца в безмагнитной среде поле Саймера излучает линзыТалослинза с поправкой на сферическую аберрациюСпектраКаждый образец может быть помещен в нулевую магнитную среду путем выключения тока объектива, а затем наблюдение микроскопической собственной магнитной структуры образца осуществляется магнитной линзой Лоренца, расположенной внутри полярных сапог под объективом.LTEMСуществуют две основные модели изображения:ФренельМодели изображений иФукоРежим изображения.ФренельРежим визуализации - это наблюдение домена или его стенки путем изменения эксцентриситета изображения. Основная особенность его изображения заключается в том, что прокладка стенки домена в условиях недофокуса и гиперфокуса противоположна, в то время как положительное фокальное изображение не имеет магнитной футеровки.ФукоИзображение достигается путем затенения или сохранения дифракционных сигналов, связанных с доменом на задней фокальной поверхности (как изображение темного поля),Подходит для наблюдения магнитных доменов с различными направлениями намагничения. рисунок1а-сВ этой статье - подделка.YBa₂Ку₃О_6.5Положительный кокс, гиперкокс и недококс образцаФренельИзображение, расстояние до фокуса±1,08 мм. Характеристики контрастности инверсии фактически доказывают существование в образце топологической структуры домена. Кроме того, функция Лоренца на линзе Symer Flight не только обеспечивает безмагнитную среду, но и может легко изменять магнитное поле путем изменения тока объектива для изучения магнитной структуры на месте с силой магнитного поля. В этом исследовании авторы оказывают влияние внешнего магнитного поля на образцы, изменяя ток объектива, и топологические характеристики исчезают, что еще раз доказывает, что эффект вызван магнитными свойствами. Автор передает уравнения с помощью силы (Уравнение интенсивности транспорта, TIEТехнология фазовой реконструкции^[2]А, даLTEMОбработка изображений для получения распределения направления магнитного поля и относительной прочности топологической структуры магнитного вихря (рисунок)1d-e, i-lВ)). рисунок1м-нИз - заLTEMВ результате были получены две схемы возможных магнитных вихревых структур. В этой статьеLTEMЭксперименты проводились в Саммерфилде.Спектра300А,ТемисиТитанСтанция прошла повторную проверку, и все они наблюдали топологическую магнитно - вихревую структуру.

рисунок1 (а-с)LTEM Френельпсевдоэнергетическое щелевое состояние в режимеYBa₂Ку₃О_6.5положительное, гиперфокальное и низкококсовое изображение образца±1,08 мм), образец находится300 КОкружающая среда с нулевым магнитным полем500 нм* *д-е) Для принятияTIEАлгоритм получения изображений магнитного поля и интенсивности магнитного поля; (F-JУвеличить изображение для вырезания, соответствующего красному квадрату; (к-лКарта магнитного поля и интенсивности магнитного поля для отдельных магнитных вихревых структур; (м-нСхема двух возможных топологических магнитных вихревых структур^[1]

Кроме обычных.LTEMлинза с коррекцией сферической аберрации СаймераСпектраСерия может быть сделана с помощью объективаLTEMОптическая ось для коррекции аберрации. Корректировка аберрации в Лоренцовом режиме дает преимущество1 нмРазрешение информации помогает исследователям наблюдать более мелкие магнитные структуры.

Интегрированная разностная фазовая футеровка (iDPC)

Сверхвысокое пространственное разрешение линзы с коррекцией сферической аберрации дает дополнительную информацию о взаимосвязи между появлением топологической спиновой структуры и локальной кристаллической структурой. легирование или отсутствие атомов кислорода в сверхпроводящих материалах на основе меди оказывает значительное влияние на свойства материала, и прямое наблюдение за положением атомов кислорода имеет большое значение для глубокого понимания взаимосвязи между микроструктурой и свойствами материала. Однако широко используются сканирующие линзы (STEMКольцо с высоким углом (изображение теневого поля с высоким угломИзображение, поскольку оно в основном получает сигналы рассеяния Резерфорда под высоким углом, в результате чего легкие и легкие элементы не могут быть изображены одновременно,САНАОЛегкие атомы не могут быть замечены.STEMКольцевое поле (АБФ(Как если бы можно было наблюдать легкие элементы, ноАБФИзображения не могут быть интерпретированы напрямую, и есть такие проблемы, как высокие требования к толщине образца и плохое отношение сигнала и шума изображения. Чтобы решить эту проблему, Саммерфи предложил и разработал интегральную дифференциальную фазовую футеровку (iDPC) Технологии.iDPCЭтот новыйSTEMПоявление образов изображения значительно улучшило способность пропускающего электронного микроскопа захватывать атомы.iDPCТехнология имеет преимущества реализации одновременной визуализации тяжелых и тяжелых атомов, может достичь низкой электронной дозы, изображения с высоким разрешением и высоким коэффициентом сигнала / шума, а футеровка изображения легко интерпретируется^[3]В настоящее время...iDPCТехнология стала технической горячей точкой в области представления материалов и имеет важное применение в области представления легких элементов, двумерных материалов, чувствительных материалов электронного луча и сверхпроводников.iDPCТехнология визуализации теперь встроена в зеркала с коррекцией сферической аберрации Саймера.Спектрапередающее зеркало с параллельным полемТалосВверх, может быть реализованiDPCОнлайновый сбор и отображение изображений.

рисунок2 а) YBa₂Ку₃О_6.0А,b) YBa₂Ку₃О_6.5ис) YBa₂Ку₃О_6.9Атомное разрешениеiDPCИзображения^[1]

рисунок2заYBa₂Ку₃О_6.0АYBa₂Ку₃О_6.5иYBa₂Ку₃О_6.9Высокое разрешениеiDPCИзображения, которые могут четко наблюдать расположение атомов кислорода в зависимости от содержания примеси кислорода,Ку-ОДоля кислорода в цепи постепенно увеличивается. Примечательно, что псевдоэнергетическое состояниеYBa₂Ку₃О_6.5的Ку-ОВ цепи наблюдается упорядоченное распределение концентрации кислорода и его отсутствия. Автор считает, что упорядоченное расположение кислорода способствует топологической структуре магнитного вихрясОси свободно расположены, и это лучшая область для наблюдения за магнитно - вихревой структурой. Авторы считают, что на данном этапе нельзя исключать возможность возбуждения магнетизма цепью заполнения кислородом.

Компания Symer Flight будет заниматься разработкой и применением соответствующих технологий электронной микроскопии, чтобы обеспечить более мощную помощь в изучении электрических и магнитных свойств материалов.

Автор: Лю Цзянь

Список литературы

[1] Цзечао Ван, Ке Пей, Литинг Ян, Ченди Ян, Гуанью Чен, Сюэбин Чжао, Чао Ван, Чжэньван Лю, Юань Ли, Ренчао Че и Цзинь Чжу. Топологическая спиновая текстура в фазе псевдоразрыва сверхпроводника с высоким Tc. Природа (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05731-3

[2] М. Белегья, М. А. Шофилд, В. В. Волков, Ю. Чжу. О транспортной технике интенсивности для фазового извлечения. Ультрамикроскопия 102 (2004) 37–49.

[3] Иван Лази? Эрик Г.Т. Бош и Сорин Лазар. Фазный контраст STEM для тонких образцов: интегрированный дифференциальный фазный контраст. Ультрамикроскопия 160, 265-280 (2016).