Quantum Design中国公司北京实验室捷报频传—助力中国科研，合作共赢
发布日期：2020-06-16
近年来，中国科研迅速崛起，高质量的科研成果层出不穷，捷报频频。为更有效地支持国内科研及应用发展，Quantum Design中国经过数十年打造了QD中国北京样机实验室，旨在为中国科学家提供包括LVEM5 小型台式透射电子显微镜、 Microwriter小型多功能激光直写光刻系统、mIRage非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统、neaSNOM 高分辨散射式近场光学显微镜等样机。近日， QD中国北京实验室的neaSNOM和nano-FTIR的样机也迎来了两篇与客户合作的新论文正式上线。
2020年6月，《Nature Communications》杂志发表了澳大利亚蒙纳士大学（Monash University）鲍桥梁教授及合作者题为“Chemical switching of low-loss phonon polaritons in α-MoO3 by hydrogen intercalation”的研究论文。文章致谢部分，作者对Quantum Design China北京实验室提供的nea-SNOM测试支持特意表示了感谢。论文作者之一欧清东博士对neaSNOM样机的使用给予了高度的肯定和评价。
| 文章共同作者欧清东博士对neaSNOM样机的评价： |
| “Quantum Design中国子公司北京实验室的neaSNOM设备，为该研究的部分数据采集提供了有力的技术支持。得益于散射型近场光学显微镜，我们可以直接观测到纳米尺度声子极化激元在二维材料体系内的传播，并且可以定量地分析激元特性。在该研究中，neaSNOM的高空间分辨率和宽谱可调的红外光源，使我们清晰地观测到a-MoO3声子激元在化学调控下的一系列近场行为表现与纳米光学特性。” |
图一：文章共同一作欧清东博士（右一）在QD中国北京样机实验室
同时，2020年1月，美国化学会《ACS Applied Materials & Interfaces》杂志也上线了清华大学雒建斌院士和解国新副教授研究组题为“Super-Slippery Degraded Black Phosphorus/Silicon Dioxide Interface”的研究论文。文章致谢部分，作者对Quantum Design China北京实验室李勇君博士对于nano-FTIR测试提供的帮助表示了感谢。同时作者对nano-FTIR样机的使用前景给予了良好的评价。
| 文章作者武帅博士对nano-FTIR的评价： |
| “nano-FTIR技术克服了普通FTIR光谱极限分辨率低的限制，实现了在纳米分辨率下鉴别界面的化学成分，揭示了降解后BP的表面基团与水分子之间的强相互作用。界面存在的液态水层是BP/SiO2界面超低剪切强度的主要原因，这一发现也有助于揭示BP纳米材料在水基润滑中的作用机制，结合了AFM的成像和精确定位功能，Nano-FTIR技术实现了纳米尺度的原位红外测试，是纳米材料原位测试研究中强有力的先进表征技术。” |
图二：文章作者武帅博士（右一）在QD中国北京样机实验室
Quantum Design中国对客户的信任与认可表示诚挚的感谢，能够为中国的科研贡献一份力量，是我们的荣幸，我们也将继续秉承 “For Scientist, By Scientist”的理念，助力中国科技蓬勃发展，与中国科研工作者“合作共赢”。 QD中国北京样机实验室与客户的合作文章将纷沓来，敬请期待！
文章内容简介：1. Chemical switching of low-loss phonon polaritons in α-MoO3 by hydrogen intercalation
近几年，天然范德瓦尔斯材料体系中的声子极化激元，展现出优异的纳米光学特性，引起了科研工作者的广泛关注与研究。相较于诸如石墨烯的等离激元，声子激元材料通常具有很大的带隙，电学栅压调控对声子激元并不适用。因此，如何有效的操控这些新颖的声子激元是目前面临的一大挑战。
该研究报道了一种化学法调控声子激元的策略[1]，通过直接修饰激元材料（a-MoO3）本身，实现声子激元的开关与转换。实验所采用的氢原子插层技术具有非易失并可恢复的特点，让我们能够在实现可逆开关声子激元的同时，维持其较长的激元寿命。通过精确控制离子插层参数，作者利用高空间分辨率的neaSNOM对不同插层阶段的样品进行测试。所得到的近场图像显示出具有一定空间取向的中间态氢化纳米结构充当了面内纳米天线，可以有效地激发与反射声子激元。为了进一步验证化学开关声子激元的实用性，研究者借助纳米光刻技术在a-MoO3薄层表面设计并制备出多种不同的局域化图案，并在氢化与脱氢作用后，有效实现了具有空间选择性的声子激元可逆控制。这一发现为今后制备具有不同构型的面内异质结和批量实现声子激元共振增强的阵列提供了一种可行性方案。总之，该研究所提出的插层策略拓展出一条连接纳米光子学，可重构的超表面以及范德瓦尔斯光学材料的有效途径。
文章内容简介 2. Super-Slippery Degraded Black Phosphorus/Silicon Dioxide Interface
在微电子器件的制备中，二维材料常被转移到二氧化硅（SiO2）/硅（Si）基底上进行组装和加工。黑磷（BP）具有良好的电学与光电特性，是一种新型的具有二维层状结构的直接带隙半导体材料，但在大气环境中容易与氧和水结合发生降解。清华大学的研究者在用AFM探针对BP纳米片进行纳米操纵的过程中发现，降解的BP薄片可在SiO2/Si基底上发生滑动，测得其界面剪切强度（ISS）低0.029±0.004 MPa，与石墨的层间剪切强度值相当。值得注意的是，在BP片发生滑动后，基底上有明显的残余物，可见 BP/SiO2的界面并非单纯的固-固接触界面[2]。
为了研究界面结构的化学组成，研究者采用基于原子力显微镜（AFM）的纳米傅里叶红外光谱技术（nano-FTIR），通过具有Pt-Ir涂层的AFM针尖在纳米尺度进行近场探测BP表面和界面残余物化学基团的分子振动信息，在900—1100 cm-1的激光波长范围内获得了nano-FTIR光谱分析，同时记录了与样品红外吸收相关的nano-FTIR吸收光谱。测试数据表明：退化的BP表面和界面残余物均出现1050cm-1的P-OH特征峰，P-OH的不对称拉伸振动峰（924 cm-1）和弯曲振动峰（940 cm-1），以及和H2O发生耦合的峰（1080 cm-1）；另外，位于930-1000 cm-1的复合峰可归为P-O键的振动模式，包括P-O-P，P-O，PO43-和P=O基团，1008 cm-1处的峰值对应于H3PO4典型的对称拉伸振动，而1045 cm-1和1062-1066 cm-1处的吸收峰来源于PO43-基团；同时，在基底表面还存在Si-OH键的振动峰（位于939 cm-1和970 cm-1）。该结果表明，转移在SiO2表面的BP在降解的过程不仅形成了表面吸附水层，界面包含大量的P-OH、P=O等亲水基团和H2O分子，同时诱导SiO2表面Si-OH基团的形成。界面P-OH和Si-OH等亲水基团促进可移动水层的插入，影响界面水分子的扩散和结构。
论文原文参考：
[1] Yingjie Wu, Qingdong Ou, Yuefeng Yin, Yun Li, Weiliang Ma, Wenzhi Yu, Guanyu Liu,Xiaoqiang Cui, Xiaozhi Bao, Jiahua Duan, Gonzalo Álvarez-Pérez, Zhigao Dai, Babar Shabbir,Nikhil Medhekar, Xiangping Li, Chang-Ming Li , Pablo Alonso-González & Qiaoliang Bao，Chemical switching of low-loss phonon polaritons in α-MoO3 by hydrogen intercalation，Nature Communications，2020, 11,2646
https://doi.org/10.1038/s41467-020-16459-3.
[2] Shuai Wu, Feng He, Guoxin Xie, Zhengliang Bian, Yilong Ren, Xinyuan Liu, Haijun Yang, Dan Guo,Lin Zhang, Shizhu Wen, and Jianbin Luo， Super-Slippery Degraded Black Phosphorus/Silicon Dioxide Interface，ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 7717−7726 https://doi.org/10.1021/acsami.9b19570.
