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Science:倏逝電磁場中的光學(xué)Skyrmion點(diǎn)陣晶格

來源:QUANTUM量子科學(xué)儀器貿(mào)易(北京)有限公司   2018年10月24日 10:48  

拓?fù)淙毕荩╰opological defect)是種不能被變幻成標(biāo)準(zhǔn)、平滑形狀的物理場構(gòu)造,是流體力學(xué)、空氣動力學(xué)、物質(zhì)異物相、宇宙學(xué)和運(yùn)籌學(xué)等諸多物理學(xué)現(xiàn)象的核心,在高能物理到固態(tài)物理等各種物理系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用。Skyrmion是種典型的拓?fù)淙毕?,其材料缺陷結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,并且可以由低施加電流加以驅(qū)動,已經(jīng)在磁存儲和自旋電子學(xué)等域顯示出巨大的應(yīng)用前景。

 

以色列理工學(xué)院的G. Bartal教授及其研究團(tuán)隊(duì)于2018年7月在Science上發(fā)表題為“Optical Skyrmion Lattice in Evanescent Electromagnetic Fields”的全文文章,表明了倏逝電磁場(evanescent electromagnetic field)是產(chǎn)生光學(xué)Skyrmion晶格的種有效途徑,他們通過相位分辨的近場光學(xué)顯微鏡成像技術(shù)所觀測到的表面等離化激元(surface plasmon polariton)證明了這論點(diǎn)。作者還證實(shí)了光學(xué)Skyrmion晶格如何表現(xiàn)出對缺陷的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,而晶格中的拓?fù)洚牨诳梢园l(fā)射連續(xù)調(diào)制,從而將Skyrmion點(diǎn)陣晶格從bubble型空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變到Néel型。這系列的研究將Skyrmion的產(chǎn)生擴(kuò)展到光子系統(tǒng),為光信息處理、傳輸和存儲中的應(yīng)用提供了各種可能性。

 

圖1 通過對光學(xué)拓?fù)洚牨诘恼{(diào)諧,Skyrmion點(diǎn)陣晶格由bubble型空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變到Néel型。



圖2 用neaSNOM近場光學(xué)顯微系統(tǒng)對Skyrmion點(diǎn)陣晶格的表面等離子激元化的測量。

 

上述研究中的超高分辨散射式近場光學(xué)顯微鏡neaSNOM系統(tǒng)是德國neaspec公司推出的第三代散射式近場光學(xué)顯微鏡(簡稱s-SNOM),其采用了散射式核心設(shè)計技術(shù),大地提高了光學(xué)分辨率,并且不依賴于入射激光的波長,能夠在可見、紅外和太赫茲光譜范圍內(nèi),提供于10nm空間分辨率的光譜和近場光學(xué)圖像。由于其高度的可靠性和可重復(fù)性,neaSNOM已成為納米光學(xué)域熱點(diǎn)研究方向的熱門科研設(shè)備,在等離基元、納米FTIR和太赫茲等眾多研究方向得到了許多重要科研成果。

 

圖3 neaspec超高分辨散射式近場光學(xué)顯微鏡neaSNOM


技術(shù)點(diǎn)和勢:

  • 散射式近場光學(xué)測量技術(shù)
  • 高階解調(diào)背景壓縮技術(shù)
  • 干涉式近場信號探測單元
  • 贗外差干涉式探測技術(shù)
  • 反射式光學(xué)系統(tǒng)
  • 高穩(wěn)定性的AFM系統(tǒng)雙光束設(shè)計

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