2023Jahr2Mond22Zu diesem Tag veröffentlichte das Team von Tsinghua-Universität-Akademikern zusammen mit Fudan-Universität-Professor Chen Renchao und Peking-Universität-Associate Professor Li Yuan in der Zeitschrift "Nature" mit dem Titel„Topologische Spin-Textur in der Pseudospaltphase eines Hoch-Tc-Superleiters“^[1] Artikel. Die Forschungsarbeiten wurden mit dem Symer Fly Transmission Elektronenmikroskop (TEMZum ersten Mal in FälschungYBa₂Cu₃O_6.5In dem Material wurde die Existenz einer topologischen magnetischen Wirbelstruktur gefunden. Die Entdeckung dieser topologischen magnetischen Wirbelstruktur bietet einen direkten Bildnachweis für die zeitliche Reversionssymmetrie-Bruch im realen Raum auf mikroskopischer Skala, und die Entdeckung, dass die topologische magnetische Wirbelstruktur im Ladungsdichtewellenzustand zerstört wird und wieder auftaucht, wenn sie in die Superleitfähigkeit eintritt, hat diese Entdeckung eine große Bedeutung für die Aufdeckung des mikroskopischen Mechanismus der Hochtemperatur-Superleitfähigkeit, und das fortgeschrittene Transmissionselektronenmikroskop ist in dieser Entdeckung noch wichtiger. Zhu Jing, Professor Chen Jen und andere haben sich tief auf dem Gebiet der Forschung über überleitende Materialien gekultiviert, im Bereich der Forschung über die Elektronenmikroskopie und die Elektronenmikroskopie über viele Jahre, eine Reihe wichtiger Forschungsergebnisse erzielt. In dieser Studie nutzte das Forscherteam das neu installierte Elektronenmikroskop-Labor der Fudan University.Spektra 300Durch die Durchlasselektronenmikroskopie wurden Lorentz-Proben bei niedriger Temperatur getestet und diese wichtige Entdeckung erzielt.

2021Seimer fliegt Shanghai Nanohafen (Shanghai NanoPort, Thermofischer WissenschaftlicheDie Ehre, an einigen dieser experimentellen Arbeiten teilzunehmen und aktiv bei der Schaffung einer gefrorenen experimentellen Umgebung und der Datenerfassung vor Ort mitzuarbeiten. In diesem Artikel werden zwei Techniken der Elektronenmikroskopie beschrieben.——Lorentz-Radioelektroskop (LTEM(und die Differenzphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasenphasen)iDPCeine entscheidende Rolle in dieser Arbeit zu spielen.

Lorentz-Radioelektroskop (LTEM）

normalTEMUnter dem Lichtweg ist das Objektiv geöffnet und die Probe befindet sich in der Mitte der unteren polaren Stiefel auf dem Objektiv~ 2TBei einem starken Magnetfeld wird die magnetische Struktur der Probe durch das starke Magnetfeld des Objekts zerstört. Um die magnetische Struktur der Probe in einer magnetfreien Umgebung zu beobachten, sendet Seymour Field ein Transmissionselektroskop aus.TalosTransmittionselektroskop mit DifferenzkorrikturSpektraSie können die Probe in einer Nullmagnetfeldumgebung versetzen, indem Sie den Objektivstrom abschalten und die mikroskopische magnetische Struktur der Probe durch die Lorentz-Magnetlinse im Inneren des Polarstuhls unter dem Objektiv beobachten.LTEMEs gibt zwei Hauptmodelle:FresnelBildmodus undFoucaultBildmodell.FresnelBildgebungsmodus ist die Beobachtung einer magnetischen Kategorie oder einer Kategoriewand durch Änderung der Fokussierung eines Bildes. Das Hauptmerkmal des Bildes ist, dass die Magnetkategorienwände unter Unter- und Überfokussbedingungen entgegengesetzt sind, während das fokussierte Bild keine magnetische Auslagerung hat.FoucaultDie Bildgebung erfolgt durch Absperrung oder Aufbewahrung der Diffraktionssignale auf der hinteren Fokusfläche, die mit der magnetischen Kategorie verbunden sind (ähnlich wie bei Dunkelfeldbildern).,Geeignet für die Beobachtung verschiedener Magnetisierungsrichtungen. Bild1a bis cEinzelne Fälschungen in diesem ArtikelYBa₂Cu₃O_6.5Fokussierte, überfokussierte und unterfokussierte ProbenFresnelBild, Ablenkung±1,08 mm. Seine umgekehrte Linierungseigenschaften beweisen praktisch, dass die Kategorienstruktur der topologischen Merkmale in der Probe vorhanden ist. Darüber hinaus ermöglicht die Lorentz-Funktion auf dem Symer Fly Transmissionselektroskop nicht nur eine magnetfreie Umgebung, sondern kann auch das Magnetfeld bequem durch Änderung des Objektivstroms verändern, um die magnetische Struktur in der Lage zu untersuchen, die sich mit der Magnetfeldstärke ändert. In dieser Studie haben die Autoren einen externen magnetischen Einfluss auf die Probe ausgeübt, indem sie den Objektivstrom ändern und die topologischen Merkmale verschwinden, was einen weiteren Beweis dafür macht, dass der Effekt durch magnetische Eigenschaften verursacht wird. Der Autor verwendet die Gleichung zur Übertragung der Intensität (Transport der Intensitätsgleichung, TIEPhasenrekonstruktionstechnik^[2]Ja, genau.LTEMDie Datenverarbeitung des Bildes ergab die magnetische Feldrichtung und die relative Intensitätsverteilung der topologischen magnetischen Wirbelstruktur (Abbildung1d-e, i-l). Bild1m-nEs ist durchLTEMDarstellung der beiden möglichen magnetischen Wirbelstrukturen. In diesem ArtikelLTEMExperimente in Seymour fliegenSpektra300，ThemisundTitanDie Maschinen wurden wiederholt überprüft und die topologische magnetische Wirbelstruktur wurde beobachtet.

Bild1 （a-c）LTEM FresnelFälschung im ModusYBa₂Cu₃O_6.5Fokussiertes, überfokussiertes und unterfokussiertes Bild der Probe± 1,08 mmDie Probe befindet sich in300 KNull Magnetfeldumgebung, Maßstab500 nm；（d-e(für die DurchführungTIEAlgorithmus erhalten Magnetfeld und Magnetfeldstärke Bilder; （F-JVergrößern Sie das Bild für den Schnitt, der dem roten Feld entspricht; （k-lMagnetfeld- und Magnetfeldintensitätsdiagramm für einzelne magnetische Wirbelstrukturen; （m-nDarstellung zweier möglicher topologischer magnetischer Wirbelstrukturen^[1]

Außer den üblichenLTEMAußerhalb der Bildgebung, Seymour Differential-Korrektur-TransmittionselektroskopSpektraSerie kann durch Objektiv Differenzkorriktor gepaart werdenLTEMDie optische Achse korrigiert die Differenz. Abweichende Korrektur im Lorentz-Modus kann besser als1 nmDie Informationsauflösung hilft den Forschern, kleinere magnetische Strukturen zu beobachten.

Integrale Differenzphasenbeschichtung (iDPC）

Die sehr hohe räumliche Auflösung des Differenzkorrigierten Transmittionselektroskops liefert weitere Informationen über die Beziehung zwischen dem Auftreten der topologischen Spinstruktur und der lokalen Kristallstruktur. Doping oder Fehlen von Sauerstoffatomen in Kupferbasierten Superleitstoffen hat einen wichtigen Einfluss auf die Materialeigenschaften, und die direkte Beobachtung der Positionsbehaltung von Sauerstoffatomen hat eine große Bedeutung für die tiefgehende Aufklärung der Beziehung zwischen der Mikrostruktur und der Eigenschaft des Materials. Allerdings weit verbreitete Scan-Transmittionselektroskope (STEMDer hohe Ring Dunkelfeld (HAADFBild, das aufgrund seines hauptsächlichen Empfangs von hohen Winkel Rutherford-Streuungssignalen schwere Elemente nicht gleichzeitig bilden kann,CundNundOGleichleichte Atome können nicht beobachtet werden.STEMRingfeld (ABFObwohl leichte Elemente beobachtet werden können,ABFDas Bild kann nicht direkt interpretiert werden und es gibt Probleme wie hohe Anforderungen an die Probendicke und ein schlechtes Bildsignal-Rauschverhältnis. Um die oben genannten Probleme zu lösen, hat Seymour Fly vorgeschlagen und entwickelt eine integrale Differenz-Phasenerleitung (iDPC(Technik).iDPCDiese ganz neueSTEMDas Auftreten von Bildgebungsmustern hat die Fähigkeit des Transmissionselektronenmikroskops, Atome zu erfassen, erheblich verbessert.iDPCDie Technologie hat die Vorteile der gleichzeitigen Bildgebung leichter Atome zu erreichen, niedrige Elektronendosierung, hohe Auflösung und hohes Signal-Rausch-Verhältnis, leichte Interpretation der Bildauskleidung und andere^[3]derzeit,iDPCDie Technologie ist zum technischen Hotspot auf dem Gebiet der Materialcharakterisierung geworden und hat wichtige Anwendungen in den Bereichen der Charakterisierung von leichten Elementen, zweidimensionalen Materialien, Elektronenstrahlempfindlichen Materialien und Superleitern.iDPCBildgebungstechnologie ist jetzt in Seymour Differential Correction Elektroskope integriertSpektraRadioelektroskopTalosAuf, erreichbariDPCAufnahme und Anzeige von Bildern online.

Bild2 a) YBa₂Cu₃O_6.0，b) YBa₂Cu₃O_6.5undc) YBa₂Cu₃O_6.9Die atomare AuflösungiDPCBild^[1]

Bild2fürYBa₂Cu₃O_6.0undYBa₂Cu₃O_6.5undYBa₂Cu₃O_6.9Hohe AuflösungiDPCDas Bild kann die Position der Sauerstoffatome eindeutig beobachten, je nach Gehalt an Sauerstoffdoping,Cu-ODer Sauerstoffanteil an der Kette nimmt allmählich zu. Bemerkenswert ist die FälschungYBa₂Cu₃O_6.5derCu-OAuf der Kette entstand eine geordnete Anordnung von Sauerstoffanreicherung und Sauerstofffehlen. Die Autoren glauben, dass diese geordnete Anordnung von Sauerstoff fördert die topologische magnetische Wirbelstruktur entlang(c)Die freie Anordnung der Achsen ist der beste Bereich für die Beobachtung der magnetischen Wirbelstruktur. Die Autoren glauben, dass die Möglichkeit, dass die Sauerstofffüllkette Magnetismus anregt, in dieser Phase nicht ausgeschlossen werden kann.

SymerFly wird sich der Entwicklung und Anwendung der Elektronenmikroskopie-Technologie widmen, um die Forschung der elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Materialien zu unterstützen.

Autor: Liu Jian

Referenzen

[1] Zechao Wang, Ke Pei, Liting Yang, Chendi Yang, Guanyu Chen, Xuebing Zhao, Chao Wang, Zhengwang Liu, Yuan Li, Renchao Che und Jing Zhu. Topologische Spintextur in der Pseudospaltphase eines Hoch-Tc-Superleiters. Natur (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05731-3

[2] M. Beleggia, M.A. Schofield, V.V. Volkov, Y. Zhu. Über den Transport der Intensitätstechnik zur Phasenrückgewinnung. Ultramikroskopie 102 (2004) 37–49.

[3] Iwan Lazi? von Eric G.T. Bosch und Sorin Lazar. Phasenkontrast STEM für dünne Proben: Integrierter differentieller Phasenkontrast. Ultramikroskopie 160, 265-280 (2016).