從環境方面來講,低溫、強磁場環境是研究量子現象、超導電性、超流體行為以及凝聚態物理等眾多前沿科學領域必不可少的條件,能夠讓物質展現出常規狀態下無法觀察到的獨特性質,無論對于基礎研究還是應用,低溫、磁場都是非常重要的實驗條件。從時間尺度來講,自然物質世界的時間尺度跨越極大,范圍從1018s的宇宙年齡到10-24s的核子運動特征周期,微觀尺度上超快動力學過程的累積與演化決定了物質的宏觀特性。
隨著科學研究的不斷深入,對基本物理規律的研究決定了未來最前沿的技術發展。各國的科學家運用低溫、強磁場、超快研究手段在二維材料、半導體、金剛石色心、量子信息等領域取得了豐碩的科研成果。然而,低溫、強磁場、超快這三種技術都需要花費較大精力去實現,要將這三種實驗條件同時實現則更加困難。但值得欣慰的是,這一困難將被解決。Quantum Design中國致力于解決低溫、強磁場、超快等領域中繁瑣的實驗痛點,不斷尋求探索前沿的測量技術,已為中國科研用戶提供了長達20年優質的產品及服務,成為了全球諸多優質科研儀器廠家在中國的戰略合作伙伴。通過整合所銷售的多種科研設備,以及與國內多個知名技術團隊的合作,Quantum Design中國已經可以為中國科研用戶提供多種整體化解決方案。
1、突破性的全共線多功能超快光譜儀
全共線多功能超快光譜儀-BIGFOOT是源于美國密歇根大學的MONSTR Sense Technologies公司經過多年潛心研制的一款全新超快光譜儀,采用突破性技術,真正實現了一套設備、一束激光、多種功能。全共線多功能超快光譜儀不僅兼具共振和非共振超快光譜探測,還可以兼容瞬態吸收光譜、相干拉曼光譜、多維相干光譜探測。開創性的全共線光路設計(專利認證:No. US 11467031 B2),使其可以與該公司開發的高精度激光掃描顯微鏡(NESSIE)聯用,實現超高分辨超快光譜顯微成像。全共線多功能超快光譜儀的開發也充分考慮了用戶的使用體驗,系統軟件可自動調控參數,光路自動對齊、無需校正等特點都使得它簡單易用。目前全共線多功能超快光譜儀已經廣泛應用于瞬態吸收光譜TAS、相干拉曼光譜ISRS、多維相干光譜MDCS等多個研究方向。
全共線多功能超快光譜儀
單層MoSe2在不同柵極電壓下的單量子重相位振幅譜*1
二維材料中激子相互作用和耦合的成像研究*2
2、創新的低溫強磁場平臺
Quantum Design公司具有超過40年的優質低溫設備生產經驗,所生產的低溫強磁場設備幾乎遍布全球各個知名實驗室。新研發的超精準全開放強磁場低溫光學系統—OptiCool具有創新的設計方案。系統擁有3.8英寸超大樣品腔、雙錐型劈裂磁體,可在超大空間為您提供高達±7T的磁場。多達7個側面窗口、1個頂部超大窗口方便光線由各個方向引入樣品腔。底部窗口選件可滿足光路平行于磁場的透射方案。高度集成式的設計讓您的樣品在擁有低溫磁場的同時擺脫大型低溫系統的各種束縛。該平臺一經發布就受到全球科學家的廣泛關注,目前該設備已經應用在低溫拉曼&熒光、低溫MOKE、低溫超快泵浦測量、低溫近場光學等多個領域。
OptiCool時間分辨的MOKE測量光路示意圖*3
3、多樣化的低溫平臺
Montana Instruments超精細多功能無液氦低溫光學系統——CryoAdvanceTM
該系統是采用新的性能標準和架構而生產的新一代標準化產品,可使用通用型的光學桌面進行固定,使用方便。采用減震技術和特殊溫度穩定技術,在不犧牲任何便捷性的同時,為實驗提供的溫度穩定性和超低振動環境。如今CryoAdvance系列產品具有多種型號、配置、選件與配件可選,能夠滿足每個研究人員的特殊需求。
超精細多功能無液氦低溫光學系統
超級振動穩定性:樣品臺振動的峰-峰值<5nm,
優異的溫度性能:最低溫度3.2K,Cool down時間<2.5小時。
光學窗口:5個光學窗口,頂部1個,側面4個,特殊窗口可定制。
電學通道:20條集成直流通道
同位素碳化硅中單個核自旋的糾纏和控制*4
Janis低溫恒溫器系列
Quantum Design 的合作伙伴Lake Shore Cryotronics, Inc.在收購低溫設備制造領域的領先企業Janis后可以提供更多種類的低溫恒溫器,以滿足客戶的各種低溫實驗需求。根據制冷方式的不同可以分為消耗制冷劑(液氦或液氮)型低溫恒溫器及無液氦閉循環制冷低溫恒溫器,最低溫度至1.5 K,最高溫度可至800 K,大范圍的樣品溫度能適用于各種科研實驗。根據不同需求,可以選擇樣品處于真空環境或交換氣體環境中。 該系列恒溫器以其超高的性價比,豐富的型號,已經廣泛應用于全球各類型的實驗室中。
Janis低溫恒溫器系列
4、整體化的解決方案
針對不同領域科研用戶的具體需求,為了避免用戶將大量精力花費在實驗裝置搭建上,整體化的實驗解決方案顯得尤為重要。Quantum Design中國多年來始終致力于整合優勢資源為用戶解決科研難題。近期針對用戶在實驗方面遇到的實際困難,Quantum Design中國聯合多領域科學技術人員將全共線多功能超快光譜儀與超精準全開放強磁場低溫光學系統以及多種低溫恒溫器相結合,提出了整體化的低溫強磁場超快光學測量方案。該整體化測量方案的提出正式將設備供應商從提供不同廠家生產的單一實驗裝置,向結合全球優質科研儀器為用戶提供整體化解決方案的轉變。目前Quantum Design中國已經可以向國內用戶提供的實驗解決方案有,低溫強磁場拉曼&熒光、低溫強磁場MOKE&RMCD、低溫強磁場二次諧波。此次推出的多功能低溫強磁場超快光學測量方案為低溫光學測量補上了重要一環。Quantum Design中國以遍布全球的優秀設備制造商為基礎,與多個科研領域的科研技術人員密切合作,整合多方面的優質資源,全力打造的多功能低溫強磁場超快光學測量系統必能在低溫光學領域做出卓越的貢獻,幫助中國科學家再攀高峰。
超精準全開放強磁場低溫光學系統部分用戶發表文章
1. Dapolito, M. et al., Infrared nano-imaging of Dirac magnetoexcitons in graphene. Nature Nanotechnology(2023).
2. R. Xiong et al., Correlated Insulator of Excitons in WSe2/WS2Moiré Superlattices. Science380, 860 (2023).
3. S. Xu et al., Magnetoelectric Coupling in Multiferroics Probed by Optical Second Harmonic Generation. Nat Commun14, (2023).
4. J.-X. Qiu et al., Axion Optical Induction of Antiferromagnetic Order. Nat. Mater.(2023).
5. Y.-F. Zhao et al., Creation of Chiral Interface Channels for Quantized Transport in Magnetic Topological Insulator Multilayer Heterostructures. Nat Commun14, (2023).
6. J. Nelson et al., Layer-Dependent Optically Induced Spin Polarization in InSe. Phys. Rev. B107, (2023).
7. H. Padmanabhan et al., Large Exchange Coupling Between Localized Spins and Topological Bands in MnBi2Te4. Advanced Materials34, 2202841 (2022).
8. M. H. Naik et al., Intralayer charge-transfer moiré excitons in van der Waals Superlattices. Nature. 609 (2022), pp. 52–57.
9. Z. Zhang et al., Correlated interlayer exciton insulator in heterostructures of monolayer WSe2and moiré WS2/WSe2. Nat. Phys. (2022).
10. G. Mayonado, et al., High-Symmetry Anthradithiophene Molecular Packing Motifs Promote Thermally Activated Singlet Fission. J. Phys. Chem. C. 126 (2022), pp. 4433–4445.
11. J. Cenker et al., Reversible strain-induced magnetic phase transition in a van der Waals magnet. Nat. Nanotechnolgy17 (2022), pp. 256–261.
12. H. Padmanabhan, et al., Interlayer magnetophononic coupling in MnBi2Te4. Nat Commun. 13 (2022).
13. T. Song et al., Spin photovoltaic effect in magnetic van der Waals heterostructures. Sci. Adv.7 (2021).
14. Y. Jia et al., Evidence for a monolayer excitonic insulator. Nat. Phys.18 (2021), pp. 87–93.
15. D. J. Lovinger et al., Magnetoelastic coupling to coherent acoustic phonon modes in the ferrimagnetic insulator GdTiO3. Phys. Rev. B.102 (2020).
全共線多功能超快光譜儀部分用戶發表文章
1. T. L. Purz et al., Coherent exciton-exciton interactions and exciton dynamics in a MoSe2/WSe2heterostructure. Physical Review B104, (2021).
2. E. W. Martin et al., Encapsulation Narrows and Preserves the Excitonic Homogeneous Linewidth of Exfoliated Monolayer MoSe2. Physical Review Applied14, (2020).
3. K. M. Bates et al., Using silicon-vacancy centers in diamond to probe the full strain tensor. Journal of Applied Physics130, 024301 (2021).
4. C. L. Smallwood et al., Hidden Silicon-Vacancy Centers in Diamond. Phys Rev Lett126, 213601 (2021).
5. E. W. Martin, S. T. Cundiff, Inducing coherent quantum dot interactions. Physical Review B97, (2018).
6. T. M. Autry et al., Excitation Ladder of Cavity Polaritons. Phys Rev Lett125, 067403 (2020).
7. T. L. Purz et al., Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides. J Chem Phys156, 214704 (2022).
8. T. L. Purz, B. T. Hipsley, E. W. Martin, R. Ulbricht, S. T. Cundiff, Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express30, 45008 (2022).
【參考文獻】
*1. Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2Monolayer, PHYSICAL REVIEW X13, 011029 (2023)
*2. Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys.156, 214704 (2022)
*3. D. J. Lovinger et al., Magnetoelastic coupling to coherent acoustic phonon modes in the ferrimagnetic insulator GdTiO3. Phys. Rev. B.102 (2020)
*4. Alexandre Bourassa et al, Entanglement and control of single nuclear spins in isotopically engineered silicon carbide, Nature Materials19, 1319–1325(2020)
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4、Janis 低溫磁場系列