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免费测!低温 NV 色心扫描成像磁强计,突破磁测量瓶颈,助力高水平期刊发表!

来源:清砥量子科学仪器(北京)有限公司 更新时间:2026-01-28 22:47:54 阅读量:24
导读:免费测!低温 NV 色心扫描成像磁强计,突破磁测量瓶颈,助力高水平期刊发表!

在材料科学、凝聚态物理及量子器件研究中,精准捕捉低温环境下纳米尺度的磁信号是突破关键科学问题的核心。德国attocube公司研发的低温NV色心扫描成像磁强计-attoNVM(搭载 attoDRY2200 低温恒温器),凭借 “宽温域覆盖纳米级分辨率无液氦超低震动无需额外样品处理” 四大核心优势,彻底打破传统测量瓶颈,可在1.8K-300K温度范围内,以优于50 nm 空间分辨率实现样品杂散磁场的高灵敏探测,可快速安全地更换集成微波天线的NV色心探针,有效避免样品损伤、提升实验效率。搭配9-1-1 T矢量磁体远程可控平台与实时数据分析系统,为二维磁体、超导、量子材料等领域提供定量、无损的磁成像解决方案。

为助力国内科研团队攻克前沿难题、加速创新成果产出,QuantumDesign中国现开放低温NV色心扫描成像磁强计-attoNVM免费测样活动!本次活动面向从事量子材料、超导物理、自旋电子学等领域的科研团队,提供从样品测试方案定制,到实验数据精准采集,再到结果深度解读的全流程专业技术支持。无需承担设备使用、技术调试等任何成本,即可借助前沿的低温 NV 色心磁测量技术,快速验证实验假设、攻克技术瓶颈,为高水平论文发表与科研项目推进注入强劲动力。本次活动限50个名额,机会难得,诚邀各科研团队抢占先机,携手解锁纳米磁测量的全新维度!


精选案例:

《Physical Review Letters》:破解二维超导体涡旋动力学难题

德国斯图加特大学 Jörg Wrachtrup 教授团队依托低温NV色心扫描成像磁强计-attoNVM在二维超导体 NbSe₂磁通涡旋动力学研究中取得突破性成果,相关论文发表于《Physical Review Letters》。此前,传统扫描隧道显微镜(STM)因依赖洁净导电表面,无法适配带保护性六方氮化硼(h-BN)包覆层或残留物的样品;常规磁成像技术又难以兼顾纳米空间分辨率与微秒时间分辨率,无法捕捉涡旋动态演化。

attoNVM 凭借特有技术优势逐一突破限制:在 1.8K 低温下,以<50nm 分辨率清晰分辨单个磁通涡旋,即使 NbSe₂样品表面有制备残留物仍可精准测量;依托9T-1T-1T矢量磁体完整覆盖 “涡旋玻璃相 - 涡旋液体相 - 金属态” 全相图,证实薄层超导体中涡旋尺寸符合 Pearl 模型的膨胀特性;更通过超低振动设计与高量子效率探测器,首次捕捉到冷却速率对涡旋晶格的影响 —— 快速冷却(1 分钟内降温)形成弱磁对比的无序涡旋,慢速冷却(数小时降温)则构建稳定有序的涡旋晶格,为二维超导量子现象研究提供了直接可视化证据。


低温NV色心磁强计测量二维超导体中涡旋态。(a)用于探测纳米尺度局部磁响应的NV色心磁强计示意图;(b)5.1nm厚的NbSe2薄片的相图随温度和磁场的变化,确定了三个不同的相:涡旋玻璃、涡旋液体和金属态。(c)涡旋玻璃相的磁场图,显示明显的磁场对比度,并突出样品边界。(d)高分辨率扫描分辨出NbSe2薄片中的单个涡旋。

不同厚度的二维NbSe2中的涡旋排列。(a)氧化物衬底上厚度为5.1nm NbSe2样品S1的磁场分布图。涡旋结构的形态呈现无序状态,显示出微弱的空间相关性以及宽泛、模糊的自相关峰。(c)厚度为11.59nm NbSe2样品S2的磁场分布图,其涡旋结构呈现显著增强的六边形有序排列。所有比例尺均为1 μm。


5.1 nm NbSe2样品中与冷却速率相关的涡旋排列。(a) NbSe2在快速冷却(1分钟内从6.3K降至2K)后的杂散场分布图,显示弱磁对比。(c)慢速冷却(数小时从6.3K降至2K)后的磁场分布图,显示涡旋对比度显著增强。

《Nature Materials》:解锁二维反铁磁体调控新范式

美国波士顿学院 Brian B. Zhou 教授团队借助低温NV色心扫描成像磁强计-attoNVM在原子层厚 CrPS₄反铁磁畴与横向交换偏置研究中取得里程碑式进展,相关成果发表于《Nature Materials》。此前,原子层厚材料中反铁磁 - 铁磁(AFM-FM)界面的微观特性、畴壁运动机制长期缺乏直接观测手段,制约了高密度磁存储技术的发展。

attoNVM 凭借高灵敏度与纳米级成像能力,实现多项关键突破:在 2K 低温下精准解析五层 CrPS₄的倾斜磁矩(相对于 z 轴倾斜 16°),解决磁易轴争议;首次可视化偶数层 CrPS₄中的反相畴壁,清晰捕捉到畴壁与样品缺陷的对应关系,证实杂散场源自表面磁化差异;更通过动态调控实验,实现反铁磁畴壁的可控成核与平移 —— 利用 0.6T 磁场脉冲可在六层 CrPS₄中形核畴壁,通过逐步调节外场(0.35T→1.0T→-0.3T)实现畴态逐级切换,最终将三个相邻 AFM 结构域调控为类 FM 区域,实现可调多级横向交换偏置,为二维磁体在自旋电子器件中的应用开辟新路径。



原子级层厚CrPS₄中不同层数的反铁磁体(AFM)。(1a)NV色心扫描研究CrPS₄材料。在磁成像过程中,外场 Bext以54.7°角施加于xz平面法线方向,该方向平行于NV轴。(2b)块体CrPS₄中的磁矩(红色和蓝色箭头)在相邻层之间交替排列(A型反铁磁结构)。(1d)标有层厚标注的样品1光学图像。(1e)样品杂散场BS沿NV中心轴方向在五层角区的图像。(1g)采用最佳拟合方向重建的磁化强度振幅 σ ,该方向被确定为近ac平面倾斜。


偶数层CrPS₄中的反相磁畴。(a)样品1的杂散场BS图像。顶部和底部五层区域分别采用相反的磁化状态+5和−5。(b)六层反相畴壁的高分辨率BS测量。BS中的垂直脊状结构对应样品中的物理缺陷(褶皱)。(c)代表性几何结构的偶层畴壁轨迹微磁模拟。(d)四层与六层区域过渡的BS图像,显示偶数层信号与厚度不成正比。(f)CrPS₄样品2的BS图像。插图:样品光学照片。(g)双层膜中畴壁的高分辨率BS图像。(h)样品2的磁畴模拟。

偶-奇界面横向交换偏置。(a) 样品2中窄与宽三层(3L)区域及样品1中五层(5L)区域的磁滞回线。(b-e)磁滞回线不同外置磁场(标记为a)窄与宽三层区域的杂散场BS图像:-41mT(b)、-70mT(c)、-2mT(d)、12mT(e)。(f)所有偶数层均为|+⟩时,Bc1处狭窄三层区域磁化反转的图像。(g)当邻近偶数层处于畴态时,Bc1反转的数据(上)与模拟结果(下)如图中所示。


畴壁的受控成核与平移。(a)CrPS4薄片3中双层区域的磁滞回线。插图:光学图像。(b-d)样品3在双层磁滞回线不同 Bext 下的BS图像,如图a中标记:-75mT(b)、-124mT(c)、17mT(d)。(e)CrPS4样品4的BS图像,所有区域均处于| + ⟩态。(f,g,h)将Bz外场升至(0.35,1,-0.3) T后恢复的图像。(i)样品1中偶数层畴壁的场驱动运动。

低温NV色心扫描成像磁强计-attoNVM:

attoNVM是由德国attocube与瑞士QZabre强强联合推出的商用干式低温NV色心扫描成像磁强计。通过将先进的硬件与软件无缝集成,用户可在2 K~300 K宽温区范围内实现高效磁成像与磁学定量测量。该系统利用NV色心的本征量子特性进行探测,传感器无需额外校准。

  • 超高磁场灵敏度和光子计数率,实现完全定量测量
  • 超低振动和漂移,适合量子应用研究,长测量周期的极限稳定性
  • 快速安全地更换集成微波天线的NV色心探针,用户友好的先进扫描显微镜
  • 成像模式:光检测磁共振 (ODMR),AFM,CFM,宽场,MOKE
  • 长期稳定性:漂移<100 nm/24h, ΔT =2K
  • 视野范围 :大约55 µm
  • RMSz噪音水平(带宽 = 200 Hz):小于0.4 nm(室温); 小于2.5 nm(低温)
  • 定位步长:0.05..3 µm @ 300 K, 10..500 nm @ 4 K
  • 精细扫描范围:30 x 30 x 4.3 µm³ @ 300 K, 18 x 18 x 2 µm³ @ 4 K
  • 温度范围 :1.8-300 K(淬灭模式,带光学读出的AFM扫描,微波关闭); 4-300 K( cw-ODMR模式)
  • 磁场 :9-1-1 T 或1-1-1 T
  • 样品空间直径:48 mm


低温NV色心扫描成像磁强计-attoNVM


部分发表文章:

  • Ruoming Peng, et al. Probing Vortex Dynamics in 2D Superconductors with Scanning Quantum Microscope . Phys. Rev. Lett. 135, 126001, 2025
  • Brian B. Zhou, et al. Configurable antiferromagnetic domains and lateral exchange bias in atomically thin CrPS4, Nature Materials 24, 1414–1423 (2025)
  • Patrick Maletinsky, et al. Imaging nanomagnetism and magnetic phase transitions in atomically thin CrSBr. Nature Communications 15: 6005 (2024)
  • Rainer Stöhr, et al. Magnetic domains and domain wall pinning in atomically thin CrBr3 revealed by nanoscale imaging. Nature Communications 12 : 1989 (2021)
  • Patrick Maletinsky, et al. Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single-spin microscopy. Science 364, 973–976 (2019)

部分用户单位:


免费测样活动限时开放:

此次免费测样活动,将为科研团队提供近距离体验 attoNVM 核心性能的机会,无论是二维材料的磁畴表征、超导材料的磁通涡旋观测,还是新型磁性材料的纳米磁场分布分析,均可申请参与。活动仅限50个名额,申请成功后,attocube 技术团队将提供全程专业支持,协助完成样品测试与数据解读。欢迎扫描下方二维码,抢占科研助力先机!

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美国Quantum Design公司是知名科学仪器制造商,其研发生产的一系列磁学测量系统及综合物性测量系统已成为业内先进的测量平台,广泛分布于材料、物理、化学、纳米等研究领域的科研实验室。Quantum量子科学仪器贸易(北京)有限公司(暨Quantum Design中国子公司) 成立于2004年,是美国Quantum Design公司在全设立的诸多子公司之一,在全权负责美国Quantum Design公司本部产品在中国的销售及售后技术支持的同时,还积极 致力于和范围内物理、化学、生物领域的科学仪器制造商进行密切合作,帮助中国市场引进更多范围内的优质设备和技术,助力中国科学家的项目研究和发展。

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