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Nature:皮米精度位移測量激光干涉儀助力聲子四拓撲緣體觀測

來源:QUANTUM量子科學儀器貿(mào)易(北京)有限公司   2019年05月21日 14:59  

 

      電荷化理論能夠描述中性玻色子系統(tǒng)的布洛赫能帶,它預(yù)言二維量子化的四緣體具有帶隙、拓撲的維邊緣模式。蘇黎世邦理工大學的Sebastian Huber教授課題組巧妙地用種機械超材料結(jié)構(gòu)來模擬二維的拓撲緣體,在實驗上觀測到了聲子四拓撲緣體。這具有重要意義的結(jié)果時間被刊登在nature上。研究人員通過測試種機械超材料的體、邊緣和拐角的物理屬性,發(fā)現(xiàn)了理論預(yù)言的帶隙邊緣和隙內(nèi)拐角態(tài)。這為實驗實現(xiàn)高維度的拓撲超材料奠定了重要基石。

 

 

圖1:實驗裝置示意圖

(圖片來源:doi:10.1038/nature25156)

 

      值得指出的是,Sebastian Huber教授用細金屬絲將100片硅片組成個10cmX10cm的平面,以此來模式二維拓撲緣體(如圖1所示)。關(guān)鍵點是,當硅晶片被超聲激勵時,只有中心點有振動;其他角盡管連接在起仍然保持靜止。這種行為類似于二維拓撲緣體的帶隙邊緣和隙內(nèi)拐角態(tài)的電子行為。而如何探測硅晶片的微小振動是整個實驗成功的關(guān)鍵,Sebastian Huber教授用德國attocube system AG公司的IDS3010皮米精度激光干涉儀(如圖2所示)來測量硅晶片不同位置的微小振動變化,整個測量系統(tǒng)的不確定度達到5pm的精度,測量統(tǒng)計誤差達到10pm,后在通過超聲激勵后測得硅晶片的中心位置的振動位移為11.2pm,通過傅里葉變換之后在73.6KHz(如圖3所示)。通過attocube皮米精度激光干涉儀IDS3010成功實現(xiàn)聲子四拓撲緣體的觀測。

 

圖2:皮米精度位移測量激光干涉儀IDS3010

 

3:測量系統(tǒng)示意圖和經(jīng)過傅里葉頻率變換的測量結(jié)果

(圖片來源:doi:10.1038/nature25156)

 

      IDS3010皮米精度位移測量激光干涉儀體積小、測量精度高,分辨率高達1 pm,適合集成到工業(yè)應(yīng)用與同步輻射應(yīng)用中,包括閉環(huán)位移反饋系統(tǒng)搭建、振動測量、軸承誤差測量等。同時也得到了國內(nèi)外眾多低溫、超導、真空等域科研用戶的認可和肯定。

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