2023년2달22일,청화대학 주정원사팀은 복단대학 차인초교수와 북경대학 리원 부교수와 련합하여 ≪ 자연 ≫ 잡지에 다음과 같은 제목을 발표했다.“Topological spin texture in the pseudogap phase of a high-Tc superconductor” (고Tc 초도체의 가짜 간격 단계의 토폴로지적 스핀 텍스처)^[1] 의 문장.이 연구는 싸이머피 투과 전자현미경(TEM은처음으로 모조품에서YBa는₂Cu₃O는_6.5재료에서 토폴로지 자기와선 구조의 존재를 발견하였다.이 토폴로지 자기와선 구조의 발견은 실제 공간 미시적 척도에서 위조 에너지 틈새에서의 시간 반연 대칭적 결함에 직접적인 이미지 증거를 제공하였고, 이 토폴로지 자기와선 구조가 전하 밀도 파태에서 파괴되었다가 초전도 상태에 들어갔을 때 다시 나타났다는 것을 발견하였는데, 이 발견은 고온 초전도의 미시적 기리를 밝히는 데 중대한 의의가 있으며, 선진적인 투사 전자현미경은 더욱 발견할 수 없다.주징 원사, 차인초 교수 등은 초전도 재료 연구 분야, 로렌즈 저온 원위 렌즈 연구 분야, 전자 현미학 연구 분야에서 여러 해 동안 일련의 중요한 연구 성과를 거두었다.이 연구에서 연구팀은 복단대학 전자현미경실험실을 리용하여 새로 설치한스페크트라 300투과전자현미경은 저온 로렌즈 샘플 테스트를 벌여 이번 중대한 발견을 얻었다.

2021년, 세이머는 상해 나노항으로 날아갔다 (상하이 NanoPort, Thermo Fisher 과학) 다행히 그 중 일부 실험 작업에 참여하여 냉동 실험 환경을 만들고 제자리 데이터 수집에 적극적으로 협조하여 지원했다.이 글은 주로 두 가지 전자 현미학 기술을 소개할 것이다——로렌즈 렌즈(LTEM은) 및 포인트 차등 위상 안감(iDPC는) 이 작업에서 핵심적인 역할을 합니다.

로렌즈 렌즈(LTEM은）

정상TEM은빛길 아래, 물경은 열린 상태이고, 샘플은 물경 상하극화 중간에 있다~ 2T의 강한 자기장에서 견본본징의 자기구조는 물경의 강한 자기장에 의해 파괴된다.자기 없는 환경에서 샘플 본징의 자기 구조를 관찰하기 위해, 사이머 비행장은 렌즈를 발사한다Talos는공차 보정 렌즈Spectra는모두 물경 전류를 끄여 샘플을 0자기장 환경에 놓을 수 있으며, 다시 물경 아래 극화 내부에 위치한 로렌즈 자기렌즈로 샘플의 미시적 본징 자기구조에 대한 관찰을 실현할 수 있다.LTEM은이미징 모드는 크게 두 가지입니다.프레이미징 모드 및푸코이미징 모드.프레이미징 모드는 이미지의 초점 오프셋을 변경하여 자기 영역 또는 영역 벽을 관찰합니다.그 이미지의 주요 특징은 초점 부족과 초점 초과 조건에서 자구 벽의 라이닝은 상반되고 초점 이미지는 자기 라이닝이 없다는 것이다.푸코영상은 후초점면의 자구와 관련된 연사 신호를 가리거나 보존하여 실현된다 (암장상과 유사하다).,서로 다른 자화 취향의 자구를 관측하는 데 적합하다.그림1A-C각각 이 문장 중의 모조품 상태이다YBa는₂Cu₃O는_6.5샘플의 정초점, 과초점 및 미초점프레이미지, 초점 분리±1.08 mm. 그 반전된 라이닝 특징은 이 샘플에 토폴로지학적 특징이 존재하는 이전 구조를 확실하게 증명한다.이밖에 새머비투과렌즈의 로렌즈기능은 무자기환경을 실현할수 있을뿐만아니라 물경전류를 개변하여 자기장을 쉽게 개변시킬수 있어 자기장의 강도에 따른 자기구조의 변화를 제자리에서 연구하는데 사용된다.본 연구에서 저자는 물경 전류를 바꾸어 샘플에 외부 자기장에 영향을 주고 토폴로지학적 특징이 사라짐으로써 이 효과가 자기학적 특성에 의해 발생한다는 것을 더욱 증명하였다.작성자는 강도를 사용하여 방정식을 전달합니다 (전송 강도 방정식, TIE)의 위상 재구성 기술^[2]네, 맞아요LTEM은이미지는 데이터 처리를 통해 토폴로지 자기와선 구조의 자기장 방향과 상대 강도 분포를 얻는다 (그림1d-e, i-l）。그림1m-n이유LTEM은그 결과 추정된 두 가지 가능한 자기 소용돌이 구조 설명도.이 글에서LTEM은실험은 사이머에서 각각스Spectra300，테미스는화타이탄기계대는 토폴로지 자기와선 구조를 관찰하는 중복 검증을 진행했다.

그림1 （a-c）LTEM 프레스LTEM Fresnel모드에서 위조 에너지 갭 상태YBa는₂Cu₃O는_6.5샘플의 초점, 과초점, 초점 미달 이미지 (초점 미달:±1.08 mm), 샘플 위치300 K, 0자기장 환경, 눈금자는500nm；（d-e는) 는 통과됨TIE는알고리즘이 얻은 자기장과 자기장 강도 이미지;（F-J) 는 빨간색 상자의 자르기에 해당하는 이미지를 확대합니다.（k-l) 는 단일 자기 와선 구조의 자기장 및 자기장 강도 그래프입니다.（m-n) 는 두 가지 가능한 토폴로지 자기 소용돌이 구조 다이어그램입니다.^[1]

일반적인 것 말고는LTEM은영상 밖, 사이머 비구차 교정 렌즈Spectra는시리즈 는 물경 구차 교정기 쌍 을 통과할 수 있다LTEM은광축은 상차 교정을 한다.픽셀 보정 로렌즈 모드에서는1nm의 정보 해상도는 과학 연구자들이 더 작은 자기 구조를 관찰하는 데 도움을 준다.

포인트 차등 위상 안감(iDPC는）

구차 보정 렌즈의 초고공간 해상도는 토폴로지 자선 구조의 출현과 국역 결정 구조 간의 관계에 대한 더 많은 정보를 제공한다.동기 초전도 재료 중 산소 원자의 혼합이나 결핍은 재료의 성능에 중요한 영향을 미치고 산소 원자의 위치를 직접 관찰하는 것은 재료의 미시적 구조와 성능 간의 관계를 깊이 있게 밝히는 데 중대한 의미를 가진다.그러나 널리 사용되는 스캐닝 렌즈 (STEM은)의 고각 원형 암장 (고각도 고리형 암장상) 이미지는 주로 고각 루세퍼 산란 신호를 수신하기 때문에 경중 요소가 동시에 이미지를 만들 수 없습니다.C、N、O는등경 원자로는 관찰할 수 없다.STEM은환상명장(ABF는) 상은 가벼운 원소를 관찰할 수 있지만ABF는이미지는 직접 판독할 수 없을 뿐만 아니라 샘플의 두께에 대한 요구가 높고 이미지의 신호 잡음비가 좋지 않은 등의 문제가 존재한다.이상의 문제를 해결하기 위해 사이머페이는 포인트 차분 위상 라이닝 (iDPC는) 기술입니다.iDPC는완전히 새로운STEM은영상 모드의 출현은 투과 전자 현미경이 원자를 포획하는 능력을 크게 향상시켰다.iDPC는기술은 경중 원자의 동시 영상을 실현할 수 있고, 낮은 전자 용량을 실현할 수 있으며, 고해상도와 높은 신호 소음비 영상을 실현할 수 있으며, 이미지 라이닝 해독이 쉽다는 등의 장점을 가지고 있다^[3]. 현재,iDPC는기술은 이미 재료 표징 분야의 기술 이슈가 되었고, 표징 경원소 점위, 2차원 재료, 전자빔 민감 재료, 초전도체 등 분야에서 중요한 응용을 가지고 있다.iDPC는이미징 기술은 현재 이미 세이머 비구차 교정 선글라스에 집적되었다Spectra는화장 송신 선글라스Talos는달성 가능iDPC는이미지의 온라인 수집 및 표시

그림2 (a) YBa₂Cu₃O는_6.0，(b) YBa₂Cu₃O는_6.5화(c) YBa₂Cu₃O는_6.9원자 해상도iDPC는이미지^[1]

그림2위YBa는₂Cu₃O는_6.0、YBa는₂Cu₃O는_6.5화YBa는₂Cu₃O는_6.9의 고해상도iDPC는이미지는 산소 원자의 위치를 명확하게 관찰할 수 있으며 산소 혼합 함량에 따라Cu-O는사슬의 산소 점위가 점차 증가하다.주목할 만한 것은 위조 에너지 극태이다YBa는₂Cu₃O는_6.5의Cu-O는사슬에 산소 부집과 산소 결핍의 질서 있는 배열이 나타났다.저자는 이런 산소의 질서 있는 배열이 자기와선 구조의 테두리를 토폴로지하는 데 유리하다고 생각한다c축의 자유 배열은 자기 소용돌이 구조를 관찰하기에 가장 좋은 구역이다.저자는 현 단계에서 산소 충전 체인이 자성을 자극할 가능성을 배제할 수 없다고 생각한다.

싸이머페이는 관련 전자현미학기술의 연구개발과 응용에 진력하여 재료의 전기, 자기학 성능연구에 더욱 강대한 조력을 제공하게 된다.

저자: 류건

참고문헌

[1] 제차오 왕, 케 페이, 라이팅 양, [2] [3]Topological spin texture in the pseudogap phase of a high-Tc superconductor (고Tc 초도체의 가짜 간격 단계의 토폴로지적 스핀 텍스처)자연 (2023).https://doi.org/10.1038/s41586-023-05731-3

[2] M. Beleggia, M.A. Schofield, V.V. Volkov, Y. Zhu.단계 검색을 위한 강도 기술의 전송에 관하여.초현미경 102 (2004) 37–49.

[3] 이반 라지?Eric G.T. Bosch와 Sorin Lazar초현미경 160, 265-280 (2016).