■ 30mK极低温近场扫描微波显微镜研发
近场扫描微波显微技术（NSMM）结合了微波表征和STM或AFM的优势，通过使用宽带或共振探头来实现探测。在近场模式下，空间分辨率主要取决于SPM针尖尺寸，可以突破衍射极限的限制，获得纳米级别的高分辨率图像。NSMM的各种实现方式已被广泛应用于非接触式的探测半导体器件，材料中的缺陷、生物样品的表面及亚表面分析，以及高温超导性的研究。但是在温量子信息领域中的应用还鲜有报道。英国国家物理实验室NPL的塞巴斯蒂安·德·格拉夫（Sebastian de Graaf）小组与英国伦敦大学谢尔盖·库巴特金（Sergey Kubatkin）教授小组合作开发了一种在30 mK下工作的新型低温近场扫描微波显微镜，同时，该显微镜还结合了高达6 GHz的微波表征和AFM技术，旨在满足量子技术领域的新兴需求。
整个系统置于一台稀释制冷机中（如图1（b）所示），NSMM显微镜的示意图如图1（a）所示：在石英音叉上附着了一个平均光子占有率为~1的超导分形谐振器。一个可移动的共面波导被用来感应耦合到谐振器上进行微波的发射和信号的读出。整个系统的核心是德国attocube公司提供的兼容温的铍铜材质的纳米精度位移台，该小组使用一组ANPx100和ANPz100纳米位移器将样品与针尖在x，y和z方向上对齐，同时使用一个小的ANPz51纳米位移器进行RF波导的纳米级定位和耦合。
图1.（a）NSMM显微镜的示意图。（b） 稀释制冷机中弹簧和弹簧悬挂的NSMM示意图。
■ Attocube mK纳米位移台在分数量子霍尔效应区的非线性光学中的应用
设计光学光子之间的强相互作用是量子科学的一项重要挑战。来自瑞士苏黎世联邦理工学院（Institute of Quantum Electronics, ETH Zürich, Zürich,）的研究团队报告了在光学腔中嵌入一个二维电子系统的时间分辨四波混频实验，证明当电子初始处于分数量子霍尔态时，极化激元间的相互作用会显著增强。此外，激子-电子相互作用导化子-极化激元的生成，还对增强系统非线性光学响应发挥重要作用。该研究有助于促进强相互作用光子系统的实现。（https://doi.org/10.1038/s41586-019-1356-3）
值得指出的是，该实验在温度低于100mK的环境下进行，使用了德国attocube公司的温mK环境适用纳米精度位移台来实现物镜的精确移动和聚焦。
参考文献：Knüppel, P., Ravets, S., Kroner, M. et al. Nonlinear optics in the fractional quantum Hall regime. Nature 572, 91–94 (2019).
■ Attocube mK纳米位移台在二维铁磁材料研究中的应用
关键词：二维铁磁材料； 温纳米精度位移台； 反铁磁态；二次谐波
近年来，二维磁性材料在国际上成为备受关注的研究热点。近日，中国与美国的研究团队合作，在二维磁性材料双层三碘化铬中观测到源于层间反铁磁结构的非互易二次谐波非线性光学响应，并揭示了三碘化铬中层间反铁磁耦合与范德瓦尔斯堆叠结构的关联。
研究团队同时发现，双层反铁磁三碘化铬的二次谐波信号相比于过去已知的磁致二次谐波信号（例如氧化铬Cr2O3），在响应系数上有三个以上数量级的提升，比常规铁磁界面产生的二次谐波更是高出十个数量级。利用这一强烈的二次谐波信号，团队得以揭示双层三碘化铬的原胞层堆叠结构的对称性。
双层三碘化铬的二次谐波光学显微图
运用光学二次谐波这一方法来探测二维磁性材料的磁结构与相关特性是此实验的关键。团队利用自主研发搭建了的无液氦可变温强磁场显微光学扫描成像系统，完成了关键数据的探测。（https://doi.org/10.1038/s41586-019-1445-3）
值得指出的是，该无液氦可变温强磁场显微光学扫描成像系统采用的是德国attocube公司的温强磁场纳米精度位移台和温扫描台来来实现样品的位移和扫描。德国attocube公司是世界上的极端环境纳米精度位移器制造商。公司已经为全世界科学家生产了4000多套位移系统，用户遍及全球的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑，体积，种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和纳米精度扫描器。
参考文献：Sun, Z., Yi, Y., Song, T. et al. Giant nonreciprocal second-harmonic generation from antiferromagnetic bilayer CrI3. Nature 572, 497–501 (2019).
■ Attocube mK旋转台在石墨烯摩尔超晶格可调超导特性研究中的应用
高温超导性机制是凝聚态物理领域世纪性的课题。这种超导性被认为会在以Hubbard模型描述的掺杂莫特绝缘体中出现。近期，来自美国和中国的国际科研团队合作在nature上发表文章报道了在ABC-三层石墨烯（TLG）以及六方氮化硼（hBN）摩尔超晶格中发现可调超导性特征。研究人员通过施加垂直位移场，发现ABC-TLG/hBN超晶格在20开尔文的温度下表现出莫特绝缘态。进一步冷却操作发现，在温度低于1K的时候，该异质结的超导的独特特性开始出现。通过进一步调控垂直位移场，研究人员还成功实现了超导体-莫特绝缘体-金属相的转变。
电学输运工作的测量是在进行仔细的信号筛选后，在本底温度为40mK的稀释制冷剂内进行的。值得指出的是，样品的面内测量需要保证样品方向与磁场方向平行，这必须要求能够在温（40mK）环境下能够良好工作精确工作的旋转台来移动样品，确保样品与磁场方向平行。实验中使用了德国attocube公司的mK纳米精度旋转台。Attocube公司能够提供水平和竖直方向的旋转台，实现使样品与单轴线管的超导磁场方向的夹角调整为任意角度。通过电学输运结果，证实了样品中存在的超导与Mott绝缘体与金属态的转变（结果如图所示），证明了三层石墨烯/氮化硼的超晶格为超导理论模型（Habbard model）以及与之相关的反常超导性质与新奇电子态的研究提供了模型系统。
ABC-TLG/hBN的超导性图左低温双轴旋转台；图右下：石墨烯/氮化硼异质节的超导性测量测试结果，样品通过attocube的mK适用旋转台旋转后方向与磁场方向平行
参考文献：Guorui CHEN et al, “Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice” Nature, 572, 215-219 (2019)
■ Attocube 低温位移台在NV center在加压凝聚态系统中的量子传感中的应用
压力引起的影响包括平面内部性质变化与量子力学相转变。由于高压仪器内产生巨大的压力梯度，例如金刚石腔，常用的光谱测量技术受到限制。为了解决这一难题，一个新奇的纳米尺度传感器被三个课题组研发，三个团队分别为巴黎第十一大学，香港中文大学和加州伯克利大学。研究者把量子自旋缺陷集成到金刚石压腔中来探测极端压力和温度下的微小信号，空间分辨率不受到衍射极限限制。
为此，加州伯克利大学团队使用与光学平台高度集成的闭循环德国attocube公司的attoDRY800低温恒温器来进行试验，attoDRY800中集成了attocube公司的温纳米精度位移台，以此来实现快速并且精确控制金刚石压强的移动以及测量实验。
拓展阅读： https://www.zhihu.com/question/362503091
参考文献：
[1] S. Hsieh et al., Science, Vol. 366, Issue 6471, pp. 1349-1354 (2019)
[2] M. Lesik, et al., Science, Vol. 366, Issue 6471, pp. 1359-1362 (2019)
[3] K. Yau Yip et al., Science, Vol. 366, Issue 6471, pp. 1355-1359 (2019)
■ Attocube mK位移台在外加磁场和电场的加速极化子中的应用
人们普遍认为光子不能用电场或磁场操纵。尽管光子与电子极化的杂化形成激子极化子为在半导体微腔中进行了许多开创性的实验，这些微腔的中性玻色子性质准粒子严重限制了它们对外部规范场的响应。近，来自瑞士苏黎世联邦理工大学（ETH Zürich）Prof. Atac Imamoglu课题组展示了在非微扰耦合下的外电场和磁场加速极化子和流动电子形成的新准粒子，称为极化子。值得注意的是，我们还观察到极化子的不同极化成分可以当电子处于π1整数量子霍尔态时，能够在相反方向被加速。下图展示了其实验装置光路示意图和k | |=0处的对应光谱，x轴代表面内动量k |，y轴代表能量E，时间演化由激子腔失谐给出。 值得指出的是，该实验在温度低于100mK的环境下进行，其使用了德国attocube公司的温mK环境适用纳米精度位移台来实现样品的精确移动和聚焦。
参考文献：Chervy T , Knüppel, Patrick, Abbaspour H , et al. Accelerating Polaritons with External Electric and Magnetic Fields[J]. 2019.
■ 测量三维狄拉克半金属中的超导态
案例摘要：
三维狄拉克半金属由于在能带结构中具有类似于石墨烯的线性分布而受到广泛关注。作者利用点接触光谱测量观测到Cd3AS2的晶体材料中存在超导态，结合该晶体的三维狄拉克半金属性质，可以推测该晶体很可能为拓扑绝缘体。德国attocube公司的低温强磁场适用高精度位移台在该实验中帮助样品在温下移动，使得不同样品点的电学性质可以被实验观测。
单位：
1. International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China. ；
2.Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, Beijing 100871, China.
参考文献：
Observation of superconductivity induced by a point contact on 3D Dirac semimetal Cd3As2 crystals， He Wang et. al, NATURE MATERIALS, 15,38–42 Year published:(2016)
■ 测量二维材料过渡金属二硫族化物的自旋轨道性质
案例摘要：
过渡金属二硫族化物的单层二维材料由于直接能带的存在，可以被光致发光光谱测量。该材料中的自旋轨道性质也可被光致发光谱研究与表征。作者通过研究低温下不同旋光光致发光光谱的实验控制选择电子自旋与轨道分析了Mo(1-x)WSe2单层材料的光电性质。德国attocube公司的低温强磁场适用高精度位移台在该实验中帮助样品在不同温度下精细移动，使得样品不同位置的光致发光性质可以被实验观测。
单位：
1.Universite ´ de Toulouse, INSA-CNRS-UPS, LPCNO, 135 Avenue Rangueil, 31077 Toulouse, France. ；
2. School for Engineering of Matter, Transport and Energy, Arizona State University, Tempe, Arizona 85287, USA.
参考文献：
Spin-orbit engineering in transition metal dichalcogenide alloy monolayers，NATURE COMMUNICATIONS Volume: 6, Article number:10110, 2015
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