二维整体电控平移台

仪器信息网讯 8月25日，厦门质谱仪器仪表有限公司新产品&mdash &mdash &ldquo 全二维气相色谱/快速气相色谱-飞行时间质谱联用仪&rdquo 的专家评议会在厦门大学国家大学科技园召开。评议会由中国仪器仪表学会分析测试分会秘书长刘长宽主持，由中国科学院院士陈洪渊担任评议会组长。参加此次会议的还有中国质谱学会理事长研究员李金英、中科院化学所研究员王光辉、江西省质谱科学与仪器重点实验室主任、教授陈焕文、中国分析测试协会研究员汪正范、中国气象局大气环境研究院研究员徐晓斌、厦门大学环境科学系教授王新红和中国质谱学会领导研究员苏玉兰、副研究员肖国平。　　陈洪渊院士、李金英理事长、王光辉研究员等专家进行实地考察　　厦门大学机电系教授何坚 做产品研发报告　　专家评议组成员合影　　评议会专家组首先实地参观考察了厦门质谱公司研发基地，然后听取了该项目的产品研发报告、查新报告、自测报告、用户报告、专利及企业标准，审查了有关技术资料，并进行了现场考查与质询，一致认为厦门质谱仪器仪表有限公司研发的 &ldquo 全二维气相色谱/快速气相色谱-飞行时间质谱联用仪&rdquo ，是国内首款具有自主知识产权的气相色谱-飞行时间质谱联用仪。该仪器设计先进合理，加工和制作精密可靠，测试方法严密有效 仪器的质量范围、分辨率、灵敏度、采谱速度和测试重复性等各项指标均已达到目前国际同类产品的先进水平。专家组建议：继续加大产品的研发投入力度，并积极争取国家支持 加强产品的应用开发 做好市场开发工作，使产品尽早投放市场。 　　&ldquo 全二维气相色谱/快速气相色谱-飞行时间质谱联用仪&rdquo 的研发成功为打破国外厂家的长期垄断和推动国产质谱的发展具有重要意义。该仪器配备了采集与控制和数据分析两套软件。采用面向对象型和模块化方式开发软件，功能丰富强大，界面简洁直观高效，不仅能完全实现自动化控制和谱图采集，而且能实现数据批量处理 该软件还能与NIST 2014数据库对接，迅速获得相应的图谱和结构信息。仪器的自动调谐和谱图处理等软件算法技术达到国际先进水平。该项目共申请6项发明专利(已授权2项)，以及软件著作权6项(已授权1项)。项目产品经用户测试，其检测精度较高，稳定性好，达到了国家产品标准。该仪器可以广泛应用于石油化工、香精香料、烟草酒业、食品安全、环境监测和中药鉴定等领域，对分析复杂样品尤为重要。　　 GCxGC-TOFMS(iTOFMS-2G)的实物外观图　　 Fast GC-TOFMS(iTOFMS-1G)的实物外观图产品介绍　　全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术(Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography-Time of Flight Mass Spectrometry, GCxGC TOFMS)是近十年以来，国际上发展最迅猛的色质联用技术之一，是色谱-质谱联用技术发展的一个最新趋势。相比于常规气质联用具有高通量、高分离度和高灵敏度等显著优势，是解决复杂体系中全组分和痕量组分分析的最佳方案，逐渐成为石油化工、香精香料、烟草酒业、食品安全、环境监测和中药鉴定等领域的必备分析仪器。　　快速气相色谱-飞行时间质谱联用技术(Fast Gas Chromatography-Time of Flight Mass Spectrometry, Fast GC-TOFMS)是当今最具潜力的气质联用技术之一，并已经得到了广泛的实践证明。与常规气质联用相比，能够提高3~6倍的分析速度(在保证足够的分辨率的条件下，只需十分钟就绝大数中等或中等高度复杂混合物的分离与分析)。不仅极大地提高了工作效率，节约了时间成本，而且对色谱柱的要求低，显著减小了对仪器的污染，降低了维护和使用成本。研发团队和公司：　　何坚教授带领他的研发团队，经过两年多夜以继日的辛勤努力，开发出了中国首款具有完全自主产权的商品化小型台式气相色谱-飞行时间质谱联用仪。它具有高分辨、高灵敏度和高采集速度的优异功能，实现了与全二维气相色谱/快速气相色谱的完美对接。　　厦门质谱仪器仪表有限公司(简称厦门质谱公司)成立于2012年，是国内一家专注于飞行时间质谱器技术研发与生产的新兴企业。去年9月成为江苏天瑞仪器股份有限公司(以下简称天瑞仪器)的控股子公司。厦门质谱公司总经理、厦门大学机电系(原科学仪器工程系)何坚教授师从中国质谱先驱季欧教授，多次担任质谱仪研制重大国家项目的技术负责人，曾研发成功国内首台高分辨率电喷雾离子源飞行时间质谱仪(2002年)。厦门大学机电系(原科学仪器工程系)是国内最早(1983年)、也是目前国内非常少的、具有以质谱仪研制为科研方向的工科院系。因此，厦门质谱公司传承了厦门大学三十余年质谱技术的研究经验与成果。　　天瑞仪器在2012年一次推出GC-QMS、LC-QMS和ICP-MS三款质谱产品之后时隔2年，质谱仪产品家族又增添新的成员-全二维气相色谱/快速气相色谱-飞行时间质谱联用仪。至此，天瑞仪器在气质联用领域形成了从GC-QMS到GCxGC/Fast GC-TOFMS的高低搭配，形成完整的气质联用解决方案，成为目前国内质谱产品最全的厂家。去年天瑞仪器年报显示GC-QMS销售22台，创下迄今为止国产质谱的年销售最佳成绩。这表明天瑞仪器质谱产品已经逐步被国内用户认可，市场前景良好。

导读：自2017年来，二维磁性在单层材料中的实现使得二维磁性材料受到了大的关注。范德瓦尔斯磁体让我们对二维限下的磁性有了更进一步的了解，不同磁结构的范德瓦尔斯磁体使得实验上探究二维下的磁学模型成为可能。例如，在单层CrI3中发现Ising铁磁，而XY模型的NiPS3在单层限下的磁性会被抑制。除了这些，有着变磁行为的范德瓦尔斯磁体更为有趣，比如在少层CrCl3中由于奇数层存在着未补偿磁矩，使得奇数层存在着spin-flop转变，而偶数层则没有。目前，现存的二维磁性材料非常稀少，这意味着新范德瓦尔斯磁体的发现，不仅仅有助于二维磁性的研究，更是为二维自旋电子学器件的应用提供了材料基础[1]。相比于传统的三维空间结构，二维层状磁性材料因其原子层间较弱的范德华尔斯作用力，能够人为操控其层间堆叠方式，进而有可能影响其磁耦合特性，为新型二维自旋器件的研制提供新思路。然而，堆叠方式与磁耦合间的关联机制仍不甚明晰，需要借助先进的扫描探针技术才能实现在原子层面的直接实验观测。美国RHK公司所提供的先进R9plus扫描探针显微镜控制器可以有效结合课题组自主研发的扫描探针设备，同时给予高效率的扫描控制，从而可以针对二维磁性材料应用领域展开更为深入的研究。本文重点介绍国内课题组灵活运用RHK公司扫描探针控制器，配合自主研发设计的扫描探针设备所开展的一系列国际前沿性二维材料领域的研究工作，其中各研究工作当前已在国际SCI核心学术期刊发表。科学成果的突破，离不开实验技术的不断攻坚克难。复旦大学物理学系教授高春雷、吴施伟团队通过团队自主研发搭建的扫描探针设备创造性地将原位化合物分子束外延生长技术和自旋化扫描隧道显微镜相结合，在原子层面彻底厘清了双层二维磁性半导体溴化铬（CrBr3）的层间堆叠和磁耦合间的关联，为二维磁性的调控指出了新的维度。相关研究成果以 《范德华尔斯堆叠依赖的层间磁耦合的直接观测》（“Direct observation of van der Waals stacking dependent interlayer magnetism”）为题发表于《科学》（Science）主刊，其中复旦大学物理学系博士后陈维炯为作者[2]。图中所示为陈博士与RHK技术总监进行深入的技术探讨，现场摸索优化测试信号，并详细沟通具体的测量细节，为后续高效率提取高质量大数据做准备。 课题组运用自主研制的自旋化扫描隧道显微镜测量技术，结合RHK公司先进的扫描探针显微镜控制器对自主研发实验设备实现测量调控，团队进一步在原子分辨下获取了样品磁化方向的相对变化，从而实现了实验突破，揭秘材料堆叠方式与磁耦合之间的直接关联性。团队以CrBr3双层膜作为主要研究对象和潜在突破口。双层CrBr3间较弱的范德瓦尔斯力赋予层间发生相对转动和平移的“自由”，从而使堆叠方式多样化成为可能。确实，在实验中获得的CrBr3双层膜具有两种不同的转动堆叠结构（H型和R型），分别对应迥异的结构对称性。其中，R型堆叠结构中，双层膜上下两层间同向平行排列，且沿晶体镜面方向作一定平移；H型堆叠结构中，双层膜上下两层之间旋转了180度，反向平行交错排列。这两种结构均是在相应的体材料中从未发现过的全新堆叠结构。至此，团队率先在原子尺度阐明了CrBr3堆叠结构与层间铁磁、反铁磁耦合的直接关联，为理解三卤化铬家族CrX3中不同成员的迥异磁耦合提供了指导。H型和R型堆叠的CrBr3双层膜自旋化扫描隧道显微镜测量 更多精彩案例： 《Nature》子刊：中国科大扭转双层石墨烯重要进展！ 范德瓦尔斯堆叠的双层石墨烯具有一系列新奇的电学性质（例如，电场可调控的能隙、随扭转转角变化的范霍夫奇点以及一维拓扑边界态等）。当双层石墨烯的扭转转角减小到一系列特定的值（魔角）时，体系的费米面附近出现平带，电子在能量空间高度局域，电子-电子相互作用显著增强，出现莫特缘体和反常超导量子物态。另一方面，这些新奇的性质与双层石墨烯体系的扭转角度有着严格的依赖关系，体系层间相互作用随着转角减小会逐渐增强，因此探寻和研究这种层间耦合对理解扭转双层石墨烯的电子结构和物理性质至关重要。中国科学技术大学合肥微尺度物质科学研究中心国际功能材料量子设计中心（ICQD）物理系秦胜勇教授与武汉大学袁声军教授及其他国内外同行合作，利用扫描隧道显微镜和扫描隧道谱，次在双层转角石墨烯体系中发现了本征赝磁场存在的重要证据，结合大尺度理论计算指出该赝磁场来源于层间相互作用导致的非均匀晶格重构。相关研究成果以“Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene”为题，于2020年发表于《自然通讯》（Nature Communications 2020,11,371）上[3]。图：小角度双层石墨烯中本征赝磁场的发现。对于转角为0.48度的双层石墨烯，在不加外磁场情况下，实验发现了贋朗道能（图b），理论计算进一步验证了这种贋磁场行为（图c），并估算出贋磁场值大约为6特斯拉（图e）。 该团队系统研究了小角度下（1°）双层石墨烯的电学性质，次证实了由晶格重构导致的本征赝磁场。先，研究人员发现体系中赝磁场导致了低能载流子的能量量子化，并计算出这种本征赝磁场在实空间的分布。研究发现赝磁场的分布并不是均匀的，而是以AA堆叠为中心呈涡旋状，且在AA堆叠边界区域达到大值；另外，该赝磁场的大小随着转角的减小而增大，其分布和大小受到外加应力的调控。该项研究证实，在小角度扭转双层石墨烯中晶格重构导致的赝磁场和强关联电子态存在着内在的关联，层间相互作用对体系的结构重构和性质变化有着非常重要的影响。这一现象可以推广到其他范德瓦尔斯堆叠的二维材料体系中。这项工作同时表明，具有本征赝磁场的小角度扭转双层石墨烯是实现量子反常霍尔效应的一个可能平台，为研究二维材料的性质和应用提供了新的思路。RHK公司提供的R9plus扫描探针显微镜强有力的为国内自主研发技术提供有力保障，除了在科研领域内重点关注的二维材料发挥重要作用以外，也对国内其它相关扫描探针设备研发领域课题组提供技术支持。中国科学技术大学陆轻铀教授团队与中国科学院强磁场科学中心、新加坡国立大学等单位合作，利用扫描探针控制器实现了高精度的磁力显微镜观察表征，报告了在超薄BaTiO3/SrRuO3 (BTO/SRO)双层异质结构中发现铁电体（FE）驱动的、高度可调谐的磁性斯格明子。在BTO中，FE驱动的离子位移可以穿过异质界面，并继续为多个单元进入SRO。这种所谓的FE邻近效应已经在不同的FE/金属氧化物异质界面中得到了预测和证实。在BTO/SRO异质结构中，这种效应可以诱导相当大的DMI，从而稳定强大的磁性物质。此外，通过利用BTO覆盖层的FE化，可以实现对斯格明子性质的局部、可逆和非易失性控制。这种铁电可调的斯格明子系统为设计具有高集成性和可寻址性的基于斯格明子的功能设备提供了一个潜在的方向。相关成果以题为“Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures”发表在了Nat. Mater.上[4]。B20S5样品中磁性斯格明子的磁力显微镜表征 除此之外该课题组也对二维过渡金属硫化物材料MoTe2温度依赖的表面STM图像、电子结构、晶格动力学和拓扑性质进行了研究。研究结果以Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td-MoTe2 at low temperature为题，发表在美国物理学会杂志《物理评论B》上。该工作为二维过渡金属硫化物材料MX2的低温研究、实验制备和器件开发提供了直接的理论支持，其揭示的MoTe2低温下反常物性的内在物理机制对其它具有内在MX2八面体结构畸变的二维材料同样具有参考价值[5]。学术工作之外，该课题组在仪器设备研发方面也取得了优异的成果，课题组在国际上次研制成功混合磁体端条件下原子分辨扫描隧道显微镜（STM），相关研究成果发表在显微镜领域著名期刊Ultramicroscopy和著名仪器刊物Review of Scientific Instruments上。此工作利用混合磁体搭配RHK公司扫描探针设备开展原子分辨成像研究，对于突破当前超强磁场下只能开展输运等宏观平均效果测量的瓶颈，进入到广阔的物性微观起源探索领域，具有标志性意义。同时，课题组又针对超强磁场下的生物分子高分辨成像，搭建了一套室温大气环境下的分体式STM。该系统将一段螺纹密封式胶囊腔体通过一根长弹簧悬吊于混合磁体中心，并将STM核心镜体悬吊于胶囊腔体内用以减弱声音振动干扰。经测试，该STM在27.5特斯拉超强磁场下依然保持原子分辨。由于没有真空、低温环境的保护，搭建混合磁体超强磁场、超强振动和声音环境下的室温大气STM难度更大。此前，国际上还未曾报道过水冷磁体或混合磁体中的室温大气STM[6]。混合磁体STM系统：（a）混合磁体照片；（b）混合磁体STM系统简图；（c）STM镜体；（i-iv）分别为0T、21.3T、28.3T、30.1T磁场强度下石墨的原子分辨STM图像。 参考文献：1. Peng, Y., et al., A Quaternary van der Waals Ferromagnetic Semiconductor AgVP2Se6. Advanced Functional Materials, 2020. 30(34): p. 1910036.2. Chen, W., et al., Direct observation of van der Waals stacking-dependent interlayer magnetism. Science, 2019. 366(6468): p. 983-987.3. Shi, H., et al., Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 371.4. Wang, L., et al., Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures. Nat Mater, 2018. 17(12): p. 1087-1094.5. Ge, Y., et al., Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td?MoTe2 at low temperature. Physical Review B, 2020. 101(10).6. Meng, W., et al., 30 T scanning tunnelling microscope in a hybrid magnet with essentially non-metallic design. Ultramicroscopy, 2020. 212: p. 112975.

AdvancedScience(IF:20.7)吕宥蓉&阙居振_缓解准二维钙钛矿光电二极体效率衰减的新策略随着全球能源转型的迫切性不断增强，太阳能已成为一种重要的替代能源。在众多可用技术中，特别是钙钛矿光电二极体（PeLEDs）这类太阳能光伏技术已在科学界广受关注。值得注意的是，准二维钙钛矿材料作为PeLEDs的一个子类别，由于量子限制效应和不同n相之间的有效能量传递，展现出良好的光学特性。然而，这些有前途的材料常常受到导电性差、载流子注入不佳以及在高电流密度下效率衰减严重等问题的困扰，限制了它们在太阳能转换中的应用潜力。来自中研院副研究员吕宥蓉与中国台湾大学化工系副教授阙居振等研究学者所共组团队最近发表了一篇研究，该研究旨在改善准二维钙钛矿光电二极体（PeLEDs）的性能。此团队致力于提高亮度、减少陷阱密度以及减缓高电流密度下的效率衰减问题。研究团队提出了一种创新方法，以增强这些准二维PeLEDs的性能，主要集中在提高亮度、减少陷阱密度和降低效率衰减等方面。PeLEDs的概念理解及其限制这项技术的核心在于钙钛矿材料的特性。这些材料通常是混合有机无机铅或锡卤化物，对于光伏应用具有良好的光吸收、载流子迁移率和发射特性等诱人特性，然而当这些材料在PeLEDs的准二维配置中应用时，它们的性能却受到一系列限制因素的限制。然而准二维钙钛矿材料，尽管具有良好的稳定性、可调节能隙和较高的光致发光量子产率，但导电性降低且载流子注入减少，这些问题导致在增加的电流密度下出现显著的效率衰减，降低了亮度和整体器件性能。解决准二维PeLEDs效率衰减问题本研究探索了一种新方法，通过在钙钛矿和电子传输层之间的界面添加一层薄的导电胆碱氧化物来缓解这些缺点。这种创新方法出人意料地并未增强钙钛矿膜中不同准二维相之间的能量传输。相反，它显著改善了钙钛矿界面的电子特性，引入这一额外的层次解决了两个关键难关。首先，它对钙钛矿膜中的表面缺陷进行了去活化处理。其次，它促进了电子注入并限制了界面上的空穴泄漏。结果，经过优化的纯Cs基准二维器件展现出超过70,000cdm&minus 2的亮度、10%以上的最大外部量子效率（EQE）以及在高偏压下显著降低的效率衰减，这些数据与对照组器件相比呈现出明显的改善，显示了所提出技术的有效性。实验方法与材料研究中探索了在准二维钙钛矿中引入导电胆碱氧化物PPT和PPF以减少光电器件效率衰减的潜在优势，重点放在在沉积电子传输层（ETL）之前，在钙钛矿膜上添加PPT或PPF额外层次的应用上，这个过程被认为可以增强载流子注入并去活化表面缺陷，从而抑制非辐射复合。对修改过的钙钛矿膜进行初步研究时，未观察到结晶度或相分布的明显变化。X射线衍射（XRD）和紫外可见吸收光谱（UV-Vis）证实了修改对相分布和膜质量没有影响，此外，PPT和PPF的应用并未显著改变膜的形态，这一点得到了扫描电子显微镜（SEM）的确认。为了了解这些修改对载流子动力学的影响，使用稳态光致发光（PL）光谱和时间分辨光致发光（TRPL）测量。在修改后的两个膜中观察到明显的PL熄灭，表明钙钛矿层和PPT/PPF层之间发生了载流子传输。此外，修改后的两个膜中的平均载流子寿命增加，表明有效去活化。作为对这些修改与钙钛矿相互作用的补充，使用核磁共振（NMR）、静电势（ESP）图和X射线光电子能谱（XPS）检测了PPT/PPF和钙钛矿之间的相互作用。这些测试的数据确认了后处理过程中PPT/PPF层成功旋涂到钙钛矿膜上。结果表明，磷酸胆碱氧化物中的P=O基团成功地与表面缺陷和空位协同作用，形成优势的去活化效应。在令人期盼的发现之后，基于修改过的钙钛矿膜制作了PeLEDs并与对照器件进行了比较。PPT和PPF的修改都显著提高了性能，防止了从钙钛矿层向ETL的空穴泄漏，并促进了电子传输。修改后的器件亮度是对照器件的两倍以上，并在高电压下显著降低效率衰减。这些结果突显了在纯Cs基准二维钙钛矿PeLEDs中使用PPT和PPF磷酸胆碱氧化物的潜力。总之，引入导电胆碱氧化物以去活化准二维钙钛矿材料在提高光电器件性能方面提供了令人寄予厚望的策略，未来进一步的研究将有助于优化这些材料在未来器件结构中的应用。在这项研究中，研究团队使用了EnlitechLQ100X-PL光致发光和发光量子产率测试系统，光焱科技这一款PLQY量测设备具有紧凑设计和NIST可追踪性的优势，其设备仅有502.4毫米（长）x322.5毫米（宽）x352毫米（高）的尺寸，提供了一个节省空间的解决方案，与手套箱集成再也不是难题，这种手套箱集成能力对一就实验尤其重要，可以在避免水解或氧化的情况下进行精确测量，避免测试物品的效率因水氧而降低应有的效率。LQ-100X-PL的先进仪器控制软件使其能够进行原位时间光致发光光谱分析并同时生成2D和3D图形。这种能力加速了材料表征过程，快速获得对样品的洞察。此外，LQ-100X-PL的光学设计将光谱波长范围从1000纳米扩展到1700纳米，并且与多种样品类型兼容，包括粉末、溶液和薄膜。这些特点凸显了该系统的多功能性，并在成功完成本研究中发挥了关键作用。本研究总结性地证明了策略性界面工程能够显著提高准二维PeLEDs的性能。通过在钙钛矿/电子传输层界面处引入薄的导电胆碱氧化物层，能够减少表面缺陷并促进载流子动力学的改善。这种增强的电子注入和改善的空穴阻挡效应使得器件亮度提高并在高电流密度下减少效率衰减。这项研究揭示了界面特性在PeLEDs性能中的关键作用，为未来在该领域的研究和开发开辟了新的途径。a)PPT和PPF的化学结构，后处理过程的示意图以及界面工程的插图。b)原始、PPT处理和PPF处理的钙钛矿薄膜的PL发射光谱，c)PLQYs，d)TRPL曲线，其中PLQYs是通过368nm激光测量的。31PNMR谱图，包括a)PPT和b)PPF及其与不同钙钛矿前体成分的混合物。c)PPT分子的ESP图。d)Pb4f信号的XPS谱图，涵盖原始的、PPT修饰的和PPF修饰的钙钛矿薄膜。e)表示PPT在钙钛矿表面的钝化功能的示意图。a)制造的PeLEDs的结构和b)能级图。c)J&minus V&minus L特性，d)归一化EQE电压曲线，e)归一化EQE电流密度曲线和f)制造的器件的EQE亮度曲线。使用可见区域的瞬态吸收（TA）颜色图，分别展现a）原始的、b）PPT修改的和c）PPF修改的钙钛矿薄膜。原始的、PPT修改的和PPF修改的钙钛矿薄膜的超快时间分辨TA谱分别为d）、e）和f）。在505nm的探测波长下，展示了g）原始的、h）PPT修改的和i）PPF修改的钙钛矿薄膜的功率依赖载流子动力学。a)对控制、PPT修饰和PPF修饰器件进行的EIS分析和b)电容-电压曲线。c)原始、PPT修饰、PPF修饰钙钛矿薄膜和TPBi的能级。d)修饰器件中更好的载流子动力学的示意图。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "据悉，近年来，二维磁性材料在国际上成为备受关注的研究热点。它们能将自发磁化保持到单原胞层厚度，为人们理解和调控低维磁性提供了新的研究平台，也为二维磁性与自旋电子学器件的研发开辟了新的方向，在新型光电器件、自旋电子学器件等方面有着重要应用价值。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "尽管二维磁性材料的铁磁性质已有研究，但反铁磁态由于不具有宏观磁化，材料体系整体对外不表现出磁性，加之样品既薄又小，其实验研究是领域内的一大难题。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "针对这一问题，近日，复旦大学物理系吴施伟课题组与华盛顿大学许晓栋课题组合作，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。北京时间8月1日凌晨，相关研究成果以《反铁磁双层三碘化铬中巨大的非互易二次谐波产生》（“Giant nonreciprocal second harmonic generation from antiferromagnetic bilayer CrI3”）为题发表于《自然》（Nature）杂志。/span/pp style="text-align: center text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 273px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4ab2a45d-ae2c-44ff-a0d7-2d4959a3a9a0.jpg" title="caef76094b36acaf4a6e7356761eb51503e99cde.jpeg" alt="caef76094b36acaf4a6e7356761eb51503e99cde.jpeg" width="400" height="273" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-indent: 2em text-align: center "span style="font-family: " times new roman" font-size: 14px "双层三碘化铬 图片来自复旦大学物理系网站/span/pp style="text-align: justify "strongspan style="font-family: " times new roman" "将经典方法引入新领域 开辟广阔研究空间/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "研究工作中观测到的由层间反铁磁诱导的二次谐波响应让团队成员们非常兴奋，因为他们知道，这在二维材料的研究和非线性光学领域都具有重要的意义。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "“意义首先在于其独特性。”吴施伟介绍，迄今为止二维材料领域所研究的二次谐波大多由晶格结构的对称破缺引起。“对称破缺也就是破坏对称性，例如人的左右手原本是镜面对称的，如果一只手指受伤，那么镜面对称就破缺了。”而这种由磁结构产生的非互易二次谐波和前者有本质区别，从原理上就十分新颖。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "反铁磁材料由于没有宏观的磁矩，对外部的物理激励一般难以产生宏观的可测量的响应，对仅有几个原子层厚的二维反铁磁材料往往无能为力。“过去这个问题就像是灯光照不到的地方，一片黑暗无从下手。然而就是这样的一种‘暗’状态，现在能通过二次谐波的方式变‘亮’。这也是将一种经典的方法引入一个新领域的美妙所在。”吴施伟对此颇有感触。这种二次谐波过程对材料磁结构的对称性高度敏感，为二维磁性材料的研究开辟了广阔的研究空间。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "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。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "吴施伟介绍，体材三碘化铬在高温下属于单斜（monoclinic）晶系，在低温下发生结构相变而变为菱形（rhombohedral）晶系，两者的差别在于范德瓦尔斯作用（一种原子或分子之间的相互作用力，相比于化学键的相互作用，范德瓦尔斯相互作用弱得多）的层间平移。但在寡层极限下，低温下的晶格堆叠结构还存在着争议。团队在实验中使用一束偏振光测量了材料在空间不同方向的极化，通过测量偏振极化的二次谐波信号，发现它与单斜晶格的堆叠结构都具备镜面对称性，这与国际上新近发表的理论计算结果一致，为研究二维材料层间堆叠结构与层间铁磁、反铁磁耦合的关联提供了新的实验证据和研究手段。/span/pp style="text-align: justify "strongspan style="font-family: " times new roman" "创新研发实验系统 实现基础研究突破/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "研究团队在实验中探测的反铁磁材料仅有两个原胞层厚度（厚度在2nm以下），而在此条件下，中子散射等测量手段很难奏效。针对这一问题，团队基于过去多年在二维材料非线性光学研究领域的积累，运用了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。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "光学二次谐波过程对体系的对称性高度敏感，光学二次谐波的探测方法从体系的对称性入手，能够灵敏地探测体系的反铁磁性。与通常探测磁性的实验手段不同，它不依赖于材料的宏观磁性，而取决于微观磁结构造成的对称破缺。双层三碘化铬在反铁磁态下，其磁结构不但打破了时间反演对称性，也同时打破了空间反演对称性，由此产生强烈的非互易二次谐波响应。当体系升至转变温度以上、或施加面外磁场拉为铁磁态后，磁结构的对称性却发生了改变，这一二次谐波信号也随之消失。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "自2017年至今，两年的协力共进浇灌出如今的成果。团队首先利用实验室已有的无液氦可变温显微光学扫描成像系统进行了初步测量，但由于该系统没有磁场，很多关键的实验测量受到了限制。为解决这一问题，课题组成员攻坚克难，利用一套无液氦室温孔超导磁体，自主研发搭建了一套无液氦可变温强磁场显微光学扫描成像系统，并借助新系统实现强磁场下的光学测量，完成了关键数据的探测。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "据了解，该研究工作的合作团队还包括香港大学教授姚望、卡耐基梅隆大学教授肖笛、华盛顿大学教授曹霆、美国橡树岭国家实验室研究员Michael McGuire，以及我系教授刘韡韬、陈张海、高春雷等。吴施伟和许晓栋为文章的通讯作者，我系博士研究生孙泽元和易扬帆为共同第一作者。研究工作得到自然科学基金委、科技部重大研究计划和重点研发专项计划等项目经费的支持。/span/ppbr//p

铁电材料因具有稳定的自发极化，且在外加电场下具有可切换的极化特性，在非易失性存储器、传感器、场效应晶体管以及光学器件等方面具有广阔的应用前景。与传统的三维铁电材料不同，二维范德华层状铁电材料表面没有悬空键，这可降低表面能，有助于实现更小的器件尺寸。此外，传统三维铁电薄膜的外延生长需要合适的具有小的晶格失配的基材，而在二维层状材料中，许多具有不同结构特性的层可以被堆叠并用于铁电异质结构器件，不受基底的限制，从而提供了广泛的铁电特性可调性。某些二维层状材料已在实验或理论上被报道为铁电材料，包括薄层SnTe、In2Se3、CuInP2S6、1T单层MoS2、双层或三层WTe2、铋氧氯化物和化学功能化的二维材料等。然而，目前对二维材料铁电畴结构的调控及铁电-反铁电相变等方面缺乏系统性研究，在范德华层状材料中实现连续的铁电域可调性和铁电-反铁电相转变仍是挑战。 　　近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员康黎星团队与中国人民大学教授季威团队、南方科技大学副教授林君浩团队、松山湖材料实验室副研究员韩梦娇合作，在新型二维铁电材料铁电畴结构的调控方面取得进展。该团队发现了一种具有室温本征面内铁电极化的新型二维材料Bi2TeO5，并观测到由插层铁电畴壁诱导的铁电畴大小、形状调控机制以及由此产生的铁电相到反铁电相的转变。科研人员采用CVD法合成新型的超薄室温二维铁电材料Bi2TeO5，通过压电力显微测(PFM)证实该材料存在面内的铁电畴结构，结合电子衍射及原子尺度的能谱分析和第一性原理计算结果对其结构进行解析，结合像差校正透射电镜对亚埃尺度的离子位移进行分析(图1)。对Bi2TeO5中畴结构的进一步研究发现，样品中存在大量的条状畴结构。原子尺度结构分析和计算结果表明，由于Bi/Te插层的存在，有效降低了畴壁的应变能，从而使得180°畴壁的条状畴能够稳定(图2)。研究表明，通过调控前驱体中Bi2O3和Te的比例可以有效实现180°铁电畴宽度的调控及实现铁电-反铁电相的反转(图3、图4)。此外，Bi/Te插层的引入除了能够改变铁电畴的大小，同时可以对畴壁的方向进行调控(图5)。 　　本研究对Bi2TeO5室温面内铁电性的报道丰富了本征二维铁电材料体系。原子插层作为新的调控单元对铁电畴大小及方向的调控，以及由此产生的铁电-反铁电相变，为二维铁电材料畴结构及相结构的调控提供了新思路，并为在未来纳米器件领域的应用奠定了新的材料基础。相关研究成果以Continuously tunable ferroelectric domain width down to the single-atomic limit in bismuth tellurite为题，发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。图1.二维层状铁电材料Bi2TeO5的CVD生长及结构表征。a、二维层状Bi2TeO5的光镜图；b-c、样品的表面形貌及对应的面内PFM图像；d-f、不同方向Bi2TeO5的结构模型以及铁电极化的产生；g-I、Bi2TeO5的原子尺度结构表征及对应的极化分布。图2.Bi/Te插层诱导的180°铁电畴的形成。a、Bi2TeO5中典型条状180°铁电畴的面内PFM；b、180°铁电畴壁的原子尺度HAADF-STEM图；c-e、180°铁电畴壁处铁电离子位移(DBi)及晶格畸变(晶格转角θ)的原子尺度分析；f、弛豫后180°铁电畴的结构模型。图3.插层对畴宽度的调控及铁电相到反铁电相的转变。a-d、具有不同周期的180°畴HAADF-STEM图像；e-h、分别为对应图a-d中的离子位移分布。图4.插层诱导的反铁电相。a、具有反铁电性样品的PFM；b-d、反铁电样品中的原子尺度极化分布及晶格畸变分析；e、弛豫后的反铁电相结构模型。图5.畴壁台阶的形成及插层对畴壁取向的影响。a-b、样品中扇形铁电畴的面内PFM图像；c、扇形铁电畴边缘处大量台阶形成的倾斜畴壁面；d-e、畴壁台阶的原子尺度HAADF-STEM图像及对应的离子位移分析；f、弛豫后的畴壁台阶结构模型；g、Te和O浓度对畴壁台阶形成焓的影响。

2015年中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳教授等人在WSe2二维单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射，连接了量子光学和二维材料这两个重要领域，打开了一条通往新型光量子器件的道路。由于基于单原子层的量子调控的潜在前景和新颖物理意义，该领域很快成为国际激烈竞争的焦点。国内外的科学家们一直在进一步探索量子发射器、量子计算机等相关领域的新技术与新应用。现在，来自史蒂文斯理工学院Stefan Strauf教授组报道了一种新的制备高效率量子发射器的方法，用于在芯片平台上创建大量的量子光源。该方法具有有序可控以及量子产率高的特点，不仅为不可破解的加密系统开发铺平道路，而且还为量子计算机的研发提供了可能的技术方案。该项工作成果发表在Nature Nanotechnology 单层WSe2中位点控制的量子发射体与等离子体纳米腔的确定性耦合一文中，文中描述了一种在芯片任意位置按需创建量子光源的新方法（如图1a所示）。 图1：在芯片上任意位置按需创建量子光源的示意图（图片来源：Nature Nanotechnology 13,1137–1142 (2018)）蓝宝石衬底上分布了有序分布的金颗粒（立方体）阵列，单层WSe2被转移到衬底上，三氧化二铝分隔层与金镜子也被加入实验的设计。理论与实验证明了单光子发射器存在于每个金颗粒的四角处。实验发现单光子发射器实现了每秒发射4200万个光子，创历史新高。值得指出的是，在量子发射器光致发光谱的测量过程中（如图2所示），使用了德国attocube systems AG公司的低温强磁场共聚焦显微镜attoDRY1100+attoCFM（如图3所示），它简单易用，模块化的设计满足了光学实验开放性与灵活性的要求。低温与强磁场下的光致发光、荧光光谱、拉曼光谱、光电流、电致发光、电学测量等材料性质测量都可以由此实验平台实现。 图2：低温磁场中单层WSe2与金纳米立方体耦合的光致发光测量结果（图片来源：Nature Nanotechnology 13,1137–1142 (2018)）图3：低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素 无液氦低温强磁场显微镜attoCFM使用低温与强磁场适用的位移器使样品在三个不同线性轴方向上进行几个毫米范围的精细移动。配合特殊设计的适用于高NA值的低温物镜，系统可准确定位与发现微米尺度的样品。外置的光学头可自由更换光学部件，可立调节激发和接受端口。该系统因而可以实现微纳米尺度下样品定量表面性质表征。图4：无液氦低温强磁场显微镜attoCFM系统具有超高稳定性与大灵活性，简单易用，是研究具有挑战性的量子光学实验的不二之选

15日，记者从中国科学技术大学获悉，该校曾长淦教授、李林副研究员研究团队与北京量子信息科学研究院解宏毅副研究员等合作，通过构筑石墨烯与氧化物界面超导体系的复合结构，揭示了二维半金属和二维超导体之间由于量子涨落诱导的巨幅超流拖拽效应。相关成果日前在线发表于《自然物理》。对于两个空间相近但彼此绝缘的导电层构成的电双层结构，在其中一层（主动层）施加驱动电流，层间载流子之间的耦合会在另一层（被动层）中诱导产生一个开路电压或闭路电流，即产生层间拖拽效应。基于二维电子气之间的拖拽效应，可以探索准粒子的层间长程相互作用，发现如激子超流体等新颖层间关联量子态。由于较强的介电屏蔽效应，拖拽电流耦合比远远小于1。而将其中一层或两层替换成超导材料，将有望产生耦合比显著增强的超流拖拽效应。研究团队构筑了石墨烯与氧化物异质界面组成的二维半金属—超导体电双层结构，并对其层间拖拽行为进行了系统研究。他们发现，在氧化物界面超导转变区间，石墨烯层中施加驱动电流可以在氧化物界面诱导出巨幅拖拽电流，且强度可以通过栅压/外磁场等进行有效调控。特别是在界面超导最优掺杂附近，拖拽电流耦合比达到0.3，即所产生的拖拽电流大小与驱动电流相当。与此前传统普通金属/超导金属体系相比，耦合比提高了两个量级以上。这一结果揭示了宏观量子涨落对于层间准粒子相互作用的显著调制。在应用层面，基于该复合结构将有望制备新型电流或电压高效转换器件，包括超导二极管等量子器件，将推动具有丰富量子物相的更广泛二维电子体系的拖拽效应研究，并发现更多基于层间长程耦合的新颖量子多体效应。

二维半导体材料，以过渡金属硫族化合物（TMDC）为代表，具有极限厚度、高迁移率和后端异质集成等特点，有望延续摩尔定律并实现三维架构的集成电路，因此受到了学术界和工业界的关注。经过近十年的发展，二维电子学已经取得了巨大进步，但在大面积单晶制备、关键器件工艺、与主流半导体技术兼容性等方面仍存在挑战。南京大学电子科学与工程学院王欣然教授课题组聚焦上述问题，研究突破二维半导体单晶制备和异质集成关键技术，为后摩尔时代集成电路的发展提供了新思路。相关研究成果近期连续发表在Nature Nanotechnology上。脚踏实地构筑“原子梯田”，突破二维半导体单晶外延半导体单晶材料是微电子产业的基石。与主流的12寸单晶硅晶圆相比，二维半导体的制备仍停留在小尺寸和多晶阶段，开发大面积、高质量的单晶薄膜，是迈向二维集成电路的第一步。然而，二维材料的生长过程中，数以百万计的微观晶粒随机生成，只有控制所有晶粒保持严格一致的排列方向，才有可能获得整体的单晶材料。蓝宝石是半导体工业界广泛使用的一种衬底，在规模化生产、低成本和工艺兼容性方面具有突出的优势。合作团队提出了一种方案，通过改变蓝宝石表面原子台阶的方向，人工构筑了原子尺度的“梯田”。利用“原子梯田”的定向诱导成核机制，实现了TMDC的定向生长。基于此原理，团队在国际上首次实现了2英寸MoS2单晶薄膜的外延生长。得益于材料质量的提升，基于MoS2单晶制备的场效应晶体管迁移率高达102.6 cm2/Vs，电流密度达到450 μA/μm，是国际上报道的最高综合性能之一。同时，该技术具有良好的普适性，适用于MoSe2等其他材料的单晶制备，该工作为TMDC在集成电路领域的应用奠定了材料基础。仰望星空，二维半导体为未来显示技术带来光明大面积单晶材料的突破使得二维半导体走向应用成为可能。在第二个工作中，电子学院合作团队基于第三代半导体研究的多年积累，结合最新的二维半导体单晶方案，提出了基于MoS2薄膜晶体管驱动电路、单片集成的超高分辨Micro LED显示技术方案。Micro LED是指以微米量级LED为发光像素单元，将其与驱动模块组装形成高密度显示阵列的技术。与当前主流的LCD、OLED等显示技术相比，Micro LED在亮度、分辨率、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有跨代优势，是国际公认的下一代显示技术。然而，Micro LED的产业化目前仍面临诸多挑战。首先，小尺寸下高密度显示单元的驱动需求难以匹配。其次，产业界流行的巨量转移技术在成本和良率上难以满足高分辨率显示的发展需求。特别对于AR/VR等超高分辨应用，不仅要求分辨率超过3000PPI，而且还需要显示像元有更快的响应频率。合作团队瞄准高分辨率微显示领域，提出了MoS2 薄膜晶体管驱动电路与GaN基Micro LED显示芯片的3D单片集成的技术方案。团队开发了非“巨量转移”的低温单片异质集成技术，采用近乎无损伤的大尺寸二维半导体TFT制造工艺，实现了1270 PPI的高亮度、高分辨率微显示器，可以满足未来微显示、车载显示、可见光通讯等跨领域应用。其中，相较于传统二维半导体器件工艺，团队研发的新型工艺将薄膜晶体管性能提升超过200%，差异度降低67%，最大驱动电流超过200 μA/μm，优于IGZO、LTPS等商用材料，展示出二维半导体材料在显示驱动产业方面的巨大应用潜力。该工作在国际上首次将高性能二维半导体TFT与Micro LED两个新兴技术融合，为未来Micro LED显示技术发展提供了全新技术路线。上述工作分别以“Epitaxial growth of wafer-scale molybdenum disulfide semiconductor single crystals on sapphire”（通讯作者为王欣然教授和东南大学王金兰教授）和“Three dimensional monolithic Micro LED display driven by atomically-thin transistor matrix”（通讯作者为王欣然教授、刘斌教授、施毅教授和厦门大学张荣教授）为题，近期在线发表于Nature Nanotechnology。该系列工作得到了江苏省前沿引领技术基础研究专项、国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的支持，合作单位包括南京大学现代工程与应用科学学院、东南大学、南京工业大学、厦门大学、中科院长春光机所、天马微电子股份有限公司、南京浣轩半导体有限公司等。

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台式三维原子层沉积系统-ALD体积小巧，可放在实验桌上多片4，6，8 英寸样品同时沉积厚度均匀性高于99%适合复杂/ 掺杂薄膜沉积二维半导体表面沉积利器...... 随着现代半导体行业的发展，基于硅半导体的场效应晶体管（FET）的尺寸不断缩小，目前已经接近其物理极限。在新兴材料中，二维半导体可达到原子级厚度且保持高载流子迁移率，理论上可实现优异的栅极控制，因而被认为是用于下一代场效应晶体管的理想沟道材料。然而，由于二维半导体表面无悬挂键，很难在其表面集成高质量的介电层，这是目前该领域的重大难题。 为解决上述问题，华中科技大学翟天佑团队以无机分子晶体Sb2O3作为缓冲层，发明了一种在二维材料表面集成超薄高k介电层的普适性方法。利用该缓冲层法制备的HfO2/Sb2O3复合介电层可实现0.67 nm的等效氧化层厚度（EOT），是目前报道的二维晶体管介电层中zui低的。高质量的界面降低了界面态密度，由单层MoS2沟道和HfO2/Sb2O3复合介电层构成的FET在0.4 V的超低工作电压下即可获得超过106的开关比，其栅极控制效率优于目前报道的其他所有FET。该项成果以“Scalable integration of hybrid high-κ dielectric materials on two-dimensional semiconductors”为题发表于国际高水平期刊Nature Materials。 Sb2O3缓冲层的作用机理如下：一方面，Sb2O3可与二维半导体间形成高质量的范德华界面；另一方面，Sb2O3覆盖了二维材料原有的疏水表面，提供了高度亲水的表面，提升了与传统原子层沉积（ALD）工艺的相容性，便于集成超薄高k介电层。图1a展示了在MoS2二维半导体表面集成HfO2/Sb2O3复合介电层的过程。作者利用热蒸镀法制备了Sb2O3缓冲层，随后使用美国Arradiance公司的GEMStar系列台式原子层沉积(ALD)系统制备了致密均匀的HfO2层（图1b）。此外，作者还利用该台式ALD设备在MoS2/Sb2O3上生长了常见介电层Al2O3和ZrO2(图1c, 1d)，证明了该方法的普适性。图1. （a）在MoS2二维半导体表面集成HfO2/Sb2O3复合介电层的过程,(b)-(c)样品的AFM图像。 随后，作者用第一性原理计算研究了Sb2O3缓冲层对ALD过程的促进原理。如图2a-2b所示，H2O分子在MoS2表面的吸附距离为约3&angst ,在Sb2O3表面的吸附距离减小至约2&angst ，接近于水中氢键的长度。同时，H2O分子在Sb2O3表面的吸附能大幅高于在MoS2表面的吸附能（图2c）。上述结果表明Sb2O3缓冲层可促进ALD过程中的前驱体吸附，有助于介电层的生长。图2. H2O分子在(a)MoS2和（b）Sb2O3表面的吸附构型，（c）H2O分子在MoS2和Sb2O3表面的吸附能。 本文所使用的美国Arradiance公司的GEMStar系列台式原子层沉积系统如图3所示，在小巧的机身（78 * 56 * 28 cm）中集成了原子层沉积所需的所有功能，可容纳9片8英寸基片同时沉积。全系配备热壁，结合前驱体瓶加热，管路加热，横向喷头等设计，使温度均匀性高达99.9%，气流对温度影响减少到0.03%以下。高温度稳定度的设计不仅可在8英寸基体上实现厚度均匀的膜沉积（其厚度均匀性高于99%），而且适合对具有超高长径比孔径的3D结构进行均匀薄膜覆盖，在高达1500：1长径比微纳深孔内部也可均匀沉积。此外，该设备还具有节约前驱体原料，制备效率高，性价比高等优点。该设备已帮助国内外用户取得大量Nature、Science级别的研究成果。图3. 美国Arradiance公司生产的GEMStar系列台式三维原子层沉积系统参考文献：[1]. Scalable integration of hybrid high-κ dielectric materials on two-dimensional semiconductors. Nat. Mater., 2023, DOI:10.1038/s41563-023-01626-w

雪景新型固态热调制器是世界上第一台商业化的基于固态半导体制冷技术的热调制器，使传统的全二维气相色谱彻底摆脱了液氮和其他制冷剂的使用。独特的机械和热管理设计保证了产品与目前主流热调制器相当的调制性能。其小巧的结构和方便的操作极大地简化了GC×GC技术的使用难度和运营成本，适合于在广大常规实验室和野外检测的分析实践中进行推广应用。　　固态热调制器还可以安装与任意GC平台上，配合独立的控制软件和全二维数据处理软件，非常方便地将常规的一维GC或者GCMS升级成全二维气相色谱系统，极大提高原有系统的峰容量和分离能力。　　固态热调制器控制软件 SSM Viewer　　主要功能包括：固态热调制器状态实时监测；固态热调制器参数(冷热去温度、程序升温、调制周期等)设定与控制；外部设备同步，支持手动启动；方法编辑和进样序列编辑。　　全二维气相色谱系统配置软件　　全二维GC计算器是配置GC分析柱和气流系统，特别是包括多个分析柱和多点流路控制的参数设置工具。系统应用包括分析柱反吹，流出物分流，中心切割，气流调制/热调制的全二维GC或以上的任意组合系统。　　全二维数据处理软件Canvas　　雪景科技Canvas能够直接读取安捷伦数据文件，同时支持其他通用色谱质谱数据文件格式。　　主要功能包括：二维数据可视化、色谱峰自动检测与积分、质谱数据分析和NIST库检索、化合物族建立和分析、色谱图比较与差异分析、基本定性和定量以及其他定制功能。

*以下应用说明基于 ACS Nano publication, 2021 15, 6, 9482–9494. 出版日期: May 27, 2021. 介绍 在传统的平面硅场效应晶体管（FET）中，当其横向尺寸小于晶体管厚度时，栅极可控性变弱，从而导致不利的短沟道效应，包括漏电流、沟道中载流子迁移率饱和、 沟道热载流子退化和 介质层时变击穿。因此，需要减小晶体管主体厚度以确保有效的栅极静电控制。理论研究表明，由于二维 (2D) 材料的原子厚度和表面懸鍵，特别是二维过渡金属二硫属化物 (TMD) 作为沟道材料的性能优于硅，能够实现原子级尺度，优异的静电门控，降低断电功耗，进一步扩展摩尔定律。[1-6] 表征沉积态二维材料的内在物理和电学特性的适当技术是沉积态二维材料的质量与基于二维材料的电子设备性能之间的关键联系。此联系可以帮助我们更好地了解、控制和改进基于二维材料的设备的性能。然而，在没有任何转移和图案化过程的情况下，在纳米尺度上分析沉积态二维材料的固有电学特性的技术是有限的。 在本应用说明中，扫描探针显微镜 (SPM) 用于研究沉积态二维TMD 的固有电学特性。 导电原子力显微镜 (C-AFM) 无需任何图案化，直接在生长态二维材料表面进行扫描。 C-AFM 能够将生长态二维材料的电导率与其形貌相关联，从而将二维材料的电特性与其物理特性（如层厚度等）联系起来。所有这些，C-AFM为我们提供了沉积态2D材料的全面信息，并帮助我们评估这些固有特性对基于二维材料的纳电子学的影响。实验细节 Park NX-Hivac 在高真空（~10-5Torr）下，用 C-AFM 在 Park NX-Hivac AFM 上使用 Pt/Ir 涂层的硅探针（弹簧常数 k~3N/m，共振频率 f0~75kHz，PPP-EFM）评估蓝宝石上生长态 MoS2和WS2层的固有电学特性。高真空环境有助于减少样品上始终存在的水层。[4,6] 将C-AFM测量的偏压施加到样品卡盘上，并通过线性电流放大器测量产生的电流。收集所有 C-AFM 电流图所施加的偏压均为1 V。在样品的顶部和侧面涂上银漆，以确保电接触。结果与讨论 在 C-AFM 电流图（图 1b）中，同轴切割蓝宝石上沉积的 MoS2 层在整个表面上显示出非均匀导电性，尽管图 1a 中的形貌显示了完全聚结的单层 MoS2 ，其顶部约有~37%的表面晶体（命名为1.3 ML）。通过引入离轴 1º 切割蓝宝石作为衬底，MoS2 层的电导率变得更加均匀， 与它们更均匀的表面结构一致（图 1c 和 d）。 总体而言，离轴 1º 切割蓝宝石上约~83% 的单层 MoS2 具有更高的电导率，而使用同轴上切割蓝宝石仅占 51%。 [7] 电导率较低的区域在图 1b、d 中用粉红色标记，阈值电流约为 ~0.3 μA。 因此，通过引入离轴 1º 切割蓝宝石（图 1b、d 中的 49% 到 17%） 可降低较弱导电区域的密度。图1.（a，c）分别在同轴和离轴1º切割蓝宝石上生长的1.3 ML MoS2的C-AFM形貌图(b、 d）同时与（a，c）一起获得的 C-AFM 电流图。通过电流阈值（~0.3μA），第一单层MoS2中的非均匀和导电性较弱区域以粉红色突出显示。经许可复制图像。[7] Copyright 2021, American Chemical Society.通过跳过蓝宝石晶片的预外延处理过程，该密度可以进一步降低到约~6.5%（图 2a-b）。具有较低电导率的 MoS2 区域的形状不是随机的，而是对应于特定的下层蓝宝石阶地。离轴 1º 切割蓝宝石上具有较低 MoS2 电导率的区域对应于聚集在一起的阶地。在预外延处理和 MOCVD 过程中，台阶会分解和凝聚。台阶（变形）成型主要由预外延处理和 MOCVD 工艺中使用的高温驱动。正如对离轴 1º 切割蓝宝石所预期的那样，随着 Wterrace 变窄，阶梯聚束变得更可能发生。当单层 MoS2 沉积在离轴 1º 切割蓝宝石上而不进行任何预外延处理时，高导电区域的密度从 83%（图 1d）进一步增加到 93.5%（图 2b）。可以观察到成束台阶（具有更高的 Hterrace，图 2a 中的 5.8%）和导电性较弱的区域（图 2b 中的暗区为 6.5%）之间存在明显的相关性。从图 2c 中的地形和电流图提取的横截面轮廓进一步支持了这一观察结果。然而，在图 2b 中没有完全去除导电性较弱的区域。这应该与生长温度（在我们的工作中为 1000 °C）有关，该温度足以在沉积过程中在蓝宝石表面引入阶梯聚束。[8-10]图2. 蓝宝石上生长的MoS2的不均匀导电性. (a-b）C-AFM 形貌图，同时获得离轴1º切割蓝宝石上1.3 ML MoS2 的电流图. (c）（a-b）位置处的相应横截面高度（红色）和电流（蓝色）剖面. (d- e）形貌图，同时获得同轴切割蓝宝石上3.5 ML MoS2的电流图。经参考文献[7]许可，对图像进行了改编。 Copyright 2021, American Chemical Society.关于观察到的 MoS2 电导率分布的不均匀性，我们发现非封闭顶层中 MoS2 晶体的存在不会影响电导率。 事实上，具有较低电导率的 MoS2 区域与 MoS2 层厚度几乎保持不变，因为它们也存在于 3.5 ML MoS2 中（图 2d-e）：形貌和当前图像中黄色虚线区域的比较表明，MoS2 晶体具有非封闭顶层中方向错误的基面不会影响该区域的导电性。 此外，值得注意的是，不同电导区域的存在不仅出现在 MoS2 外延层中，也出现在蓝宝石上生长的 MOCVD WS2 层中，如图 3 所示。图3.（a-b）同轴切割蓝宝石的形貌图和同时获得的1.7 ML WS2电流图。经参考文献[7]许可，对图像进行了改编。 Copyright 2021, American Chemical Society.因此，较低的导电性主要与完全闭合的第一MoS2单层有关，而不是与非闭合的顶层有关。图4a-b显示了两个第二层MoS2晶体，其中一些区域具有较高的导电性，而另一些区域具有较低的导电性，从而进一步支持了这一点。图4.（a-b）在同轴切割蓝宝石上生长的1.3 ML MoS2上第2-3层MoS2岛的导电性。(a）在同轴切割蓝宝石上生长的MoS2的形貌及其相应的（b）电流图。白色的晶体轮廓显示部分区域具有较高的导电性，部分区域具有较低的导电性，表明表面晶体对蓝宝石上MoS2的不均匀导电性贡献不大。(c-f）轴切割蓝宝石上生长的1.3 ML MoS2的降解。(c-d）MOCVD生长后立即收集的1.3 ML MoS2的1 V下的形貌图及其相应的电流图。(e-f）在氮气柜中储存6个月后，同一样品在1 V下的形貌图和电流图。在（c）中没有氧化区，但在（e）中MoS2被部分氧化，这总是与（f）中的较弱导电区相关。经参考文献[7]许可，对图像进行了改编。 Copyright 2021, American Chemical Society.结果表明，蓝宝石起始表面的状态是决定第一层MoS2单层物理和电学性能的关键参数之一。结论通过 C-AFM 评估二维 TMD的固有电学特性，并将其与样品形貌联系起来。我们在沉积的二维 TMD 单层中发现了非均匀导电性，这可能源于：（i）TMD 层厚度变化导致的TMD 表面粗糙度； (ii）蓝宝石表面形貌引起的 TMD 应变；(iii）由于每个蓝宝石阶地的 TMD 形核率的依赖性，TMD 晶粒内缺陷率；（iv）蓝宝石表面结构和终端引起的 TMD 界面缺陷，可能导致不同的局部掺杂效应。进一步的研究正在进行中，将 C-AFM 与先进的光谱技术（如拉曼、PL和TOFSIM）相结合，以进一步探索外延二维材料的固有特性。参考文献 (1) Liu, Y. Duan, X. Shin H.-J. Park, S. Huang, Y. Duan, X. Promises and Prospects of Two-Dimensional Transistors. Nature 2021, 591, 43–53.(2) Su, S.-K. Chuu, C.-P. Li, M.-Y. Cheng, C.-C. Wong, H.-S. P. Li, L.-J. Layered Semiconducting 2D Materials for Future Transistor Applications. Small Struct. 2021, 2, 2000103.(3) Akinwande, D. Huyghebaert, C. Wang, C.-H. Serna, M. I. Goossens, S. Li, L.-J. Wong, H.-S. P. Koppens, F. H. L. Graphene and Two-Dimensional Materials for Silicon Technology. Nature 2019, 573, 507–518.(4) Agarwal, T. Szabo, A. Bardon, M. G. Soree, B. Radu, I. Raghavan, P. Luisier, M. Dehaene, W. Heyns, M. Benchmarking of Monolithic 3D Integrated MX2 FETs with Si FinFETs. In 2017IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 2017 p 5.7.1–5.7.4.(5) Smets, Q. Arutchelvan, G. Jussot, J. Verreck, D. Asselberghs, I. Nalin Mehta, A. Gaur, A. Lin, D. Kazzi, S. E. Groven, B. Caymax, M. Radu, I. Ultra-Scaled MOCVD MoS2 MOSFETs with42nm Contact Pitch and 250μA/Mm Drain Current. In 2019 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 2019 p 23.2.1–23.2.4.(6) Smets, Q. Verreck, D. Shi, Y. Arutchelvan, G. Groven, B. Wu, X. Sutar, S. Banerjee, S. Nalin Mehta, A. Lin, D. Asselberghs, I. Radu, I. Sources of variability in scaled MoS2 FETs. In 2020 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 2020 p 3.1.1–3.1.4.(7) Shi, Y. Groven, B. Serron, J. Wu, X. Nalin Mehta, A. Minj, A. Sergeant, S. Han, H. Asselberghs, I. Lin, D. Brems, S. Huyghebaert, C. Morin, P. Radu, I. Caymax, M. Engineering Wafer-Scale Epitaxial Two-Dimensional Materials through Sapphire Template Screening for Advanced High- Performance Nanoelectronics. ACS Nano 2020, DOI: 10.1021/ acsnano.0c07761.(8) Cuccureddu, F. Murphy, S. Shvets, I. V. Porcu, M. Zandbergen, H. W. Sidorov, N. S. Bozhko, S. I. Surface Morphology of C-Plane Sapphire (α-Alumina) Produced by High Temperature Anneal. Surf. Sci. 2010, 604, 12941299.(9) Curiotto, S. Chatain, D. Surface Morphology and Composition of C-, a- and m-Sapphire Surfaces in O2 and H2 Environments. Surf. Sci. 2009, 603, 2688–2697.(10) Ribič, P. R. Bratina, G. Behavior of the (0001) Surface of Sapphire upon High-Temperature Annealing. Surf. Sci. 2007, 601, 44–49.想要了解更多内容，请关注微信公众号：Park原子力显微镜，或拨打400-878-6829联系我们Park北京分公司 北京市海淀区彩和坊路8号天创科技大厦518室 Park上海实验室 上海市申长路518号虹桥绿谷C座305号 Park广州实验室 广州市天河区五山路200号天河北文创苑B座211

科技日报北京8月15日电 据15日发表在《自然材料》上的论文，美国普渡大学的研究人员通过使用光子和电子自旋量子位来控制二维（2D）材料中的核自旋，实现了在2D材料中写入和读取带有核自旋的量子信息。他们用电子自旋量子位作为原子尺度的传感器，首次在超薄六方氮化硼中实现了对核自旋量子位的实验控制。该研究工作拓展了量子科学和技术的前沿，使原子尺度的核磁共振光谱等应用成为可能。研究人员表示，这是第一个展示2D材料中核自旋的光学初始化和相干控制的工作。自旋量子位可以被用作传感器，例如探测蛋白质结构，或者以纳米级分辨率探测目标的温度。捕获在3D金刚石晶体缺陷中的电子能产生10—100纳米范围的成像和传感分辨率，而嵌入在单层或2D材料中的量子位可更接近目标样本，提供更高的分辨率和更强的信号。为实现这一目标，2019年，六方氮化硼中的第一个电子自旋量子位诞生。此次，研究团队在超薄六方氮化硼中建立了光子和核自旋之间的界面。核自旋可以通过周围的电子自旋量子位进行光学初始化——设置为已知的自旋。一旦被初始化，就可以用无线电频率来改变核自旋量子位，本质上是“写入”信息，或者测量核自旋量子位的变化，即“读取”信息。他们的方法一次利用3个氮原子核，其相干时间是室温下的电子量子位的30多倍。2D材料可以直接层叠在另一种材料上，从而形成一个内置的传感器。研究人员表示，2D核自旋晶格适用于大规模的量子模拟。它可在较高的温度下工作。为控制核自旋量子位，研究人员首先从晶格中移除一个硼原子，并用一个电子取代它。电子位于3个氮原子的中心。每个氮核都处于随机自旋态，可以是-1、0或+1。研究人员用激光将电子泵浦到自旋态为0，这对氮核的自旋影响可忽略不计。最后，受激电子与周围的3个氮核之间的超精细相互作用迫使原子核的自旋发生变化。当循环重复多次时，原子核的自旋达到+1状态，无论重复相互作用如何，它都保持不变。当所有3个原子核都设置为+1状态时，它们就可用作3个量子位。研究人员使用光和电子自旋量子位来控制二维材料中的核自旋。图片来源：Second Bay工作室/美国科学促进会网站

仪器信息网讯 近日，磐诺推出了全新全二维气相色谱产品GC1212，气相色谱家族再添一员，应用领域布局进一步完善。全二维气相色谱技术是一种多维色谱分离技术，利用两种极性不同的毛细管色谱柱，通过调制器串联形成二维气相色谱系统对样品组分进行分析。与常规一维气相色谱相比，全二维气相色谱具有分辨率高、峰容量大、灵敏度好、谱图分布规律性强等优点，是实现复杂样品分离鉴定的有力工具，在石油化工、环境、食品等领域有着很强的应用前景。常州磐诺仪器有限公司（以下简称：磐诺）是国内知名的色谱仪器厂家，一直专注于气相色谱及相关技术的研发和创新。为了深入了解该新产品，本网特别与磐诺就GC 1212全二维气相色谱仪产品相关话题进行了探讨。磐诺：着力推动全二维气相色谱普及化仪器信息网：请介绍磐诺推出全二维气相色谱产品的背景及其市场定位。磐诺：技术创新是一家科技企业，特别是仪器科技企业的灵魂和基石。对于气相色谱这项比较成熟的技术而言，是否能够再创新、在哪些方面进行创新、如何创新，是磐诺一直在考虑的问题。最近几年，全二维气相色谱技术凭借其远超常规一维色谱的分离能力，在石化、环境、食品、代谢等领域获得了越来越广泛的应用，被称为继毛细色谱柱以后气相色谱最具革命性的技术。但到目前为止，全二维技术还大多集中在高端科研实验室，在常规分析领域的渗透不足，在标准化方面的工作也缺乏亮点。更先进便利的分析工具亟待推广和应用，在市场广泛需求的推动、国家和行业政策的助力下，让技术转化为产品，产品服务于市场，进而真正惠及用户，是磐诺有责任也有能力去做的事。磐诺希望借助传统气相色谱技术的积累，能够为全二维色谱技术的推广贡献力量。全二维气相色谱产品GC1212磐诺作为国内领先的色谱厂家，依靠成熟的色谱研发、生产、市场和销售能力，再加上具有多年产品和应用开发的全二维技术专家团队，首次推出全新全二维气相色谱产品GC1212。要实现全二维技术的普及，就不能只聚焦于科研领域，我们希望能将该技术推广到常规应用实验室中，成为一种标准化的分析工具和手段。今后，我们将持续进行产品研发和升级，尽量减少客户的转换门槛，开发更多行业应用方案和前瞻性应用研究。并与相关的行业单位深度合作，建立示范合作点，共同推进方案和标准落地。另外，除了实验室色谱，磐诺全二维技术还可以整合到在线或便携式气相色谱产品中，进一步拓展产品线和应用场景。新品GC1212：一体化+专用软件仪器信息网：新品GC1212有哪些显著创新？磐诺：GC1212全二维气相色谱仪的创新主要有以下几点：第一、设备的整体性。之前几乎所有的全二维气相色谱都是在现有GC或GC-MS平台上加装一个全二维调制器来实现的，可以说，没有一家全二维厂家是基于自有GC产品，而现有的GC都只是为一维色谱分离而设计制造的，并没有考虑到全二维的功能需求。这样的组合产品在整体功能上就存在天生欠缺，最多只能做到信号通讯同步以及参数编辑整合。磐诺作为深耕GC技术的厂家，依托专精技术优势，可以更好地将全二维功能有机整合到GC平台中，从底层设计开始嵌入全二维模块，具有更好的功能兼容性和用户体验感。第二、在软件上实现了完全统一。使用一套软件实现仪器控制、状态监控、方法优化、数据采集和处理以及定制方案，不需要下载使用多套不同厂家的软件来编辑不同设备的对应设备方法；方法编辑更高效，错误率大大减少。软件还配有针对全二维气相色谱的流量计算和方法优化工具，方便用户进行系统配置和参数选择。在采集数据的同时，实时显示一维及全二维谱图，第一时间了解样品组成情况，方便提前进行计划调整和结果估算。第三、灵活定制方案。磐诺全二维GC产品主要针对科研及常规分析应用，对于某些专用分析需求，内置特定方法包：包括专用色谱柱系统、色谱参数方法、定制标样、定制化数据处理流程等，提供一整套完整的“交钥匙”解决方案。同时，对于科研用户，我们专业的技术团队提供从色谱柱配置、方法开发、数据处理到系统维护、方案定制等一系列全面的技术支持和服务。新手操作友好，对于初步接受全二维技术的用户，可以尽快上手使用，节省调试和方法开发，及数据处理的时间，以最快速度最小成本享受到全二维色谱技术带来的效果提升。着重石油化工等领域应用仪器信息网：磐诺的全二维气相色谱产品着力解决哪些实际应用问题？针对特殊领域应用是否推出新的解决方案？磐诺：全二维色谱主要解决复杂样品和复杂基质中的分离难题。我们推出的全二维GC产品也主要聚焦这个方向，特别在化工、环境和食品等行业推出针对性的分析方案，着力解决原有一维分析方案中分析时间长、需要大量预处理和预分离过程、以及设备要求高使用不便等问题。我们已经开发的方案包括：柴油中多环芳烃、航煤中烃组成、凝析油分析、蜡油及润滑油等重油中族组成和含氧化合物、环境中恶臭气体、食品中矿物油、香精香料等分析方案，也和国内一些分析机构进行合作，满足一些行业特定的分析需求。仪器信息网：对于新品的市场表现预期如何？磐诺：任何一种革命性的技术从开始出现到引领市场，都需要很长的一段时间，期间需要技术人员、配套材料、整体方案以及实际需求等各方面要素逐渐完善。我们现在习以为常的色谱技术，不管是毛细管色谱柱，还是色谱质谱联用，无一不是经过十几年甚至几十年的发展，才最终被市场接受。对于这款全二维GC新品，磐诺已做好充分准备，戒骄戒躁，砥砺前行，真正在产品设计和应用开发上下功夫，打造出具有国际领先水平的国产设备和自有方案。当然，我们也充满信心，在磐诺集团强大的研发生产和市场推广能力的保障下，同时得益于国家对高新技术的大力支持，以及各行业对国产新技术的旺盛需求，全二维GC产品会以比较快的速度推进，并得到客户和市场的认可。磐诺对新技术应用前景保有信心，未来全二维色谱系统会在相应应用领域分析工具数据中获得可观份额。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所纳米材料与器件技术研究部与新加坡南洋理工大学合作，在双轴应力调控二维材料析氢方面取得新进展。相关研究成果发表在Advanced Materials上。 　　由于固有的拉伸应变和增强的局部电场具有高度弯曲表面的纳米材料，已被证明可有效调节自身表面的物理化学状态。研究表明，过渡金属二硫化物（TMD）中的应力可激活惰性基面、提高催化性能，如二硫化钼（MoS2）。然而，与传统的单轴应力相比，多维度应力和TMDs层数对局域电子结构、空穴的影响有待探索。 　　鉴于此，研究人员提出新型自硫化策略来诱导原位形成层数可调的双轴应变MoS2纳米壳，并剖析了双轴应力和层数如何影响其局部电子构型和活性中心结构。电化学测试和密度泛函理论（DFT）计算表明：可优化MoS2纳米壳中的应变程度、层数和Mo配位条件以实现增强的析氢反应（HER）活性；双轴应变和S空位有助于促进氢吸附步骤；具有4个配位数的特定Mo位点的双层MoS2纳米壳表现出高效的理论催化活性。该工作为制备具有微调层数的双轴应变TMDs电极以及提高电催化性能开辟了新的有效途径。 　　研究工作得到国家自然科学基金、中科院交叉创新团队和新加坡科技研究局的支持。 　　论文链接 图1.Ni3S2@BLMoS2的合成与结构表征 图2.DFT理论计算 为促进二维材料的研究与应用，仪器信息网将于2022年11月15日组织召开 “二维材料的表征与评价”主题网络研讨会。邀请业内专家以及厂商技术人员就二维材料最新应用研究进展、检测技术及标准化等分享精彩报告，为广大用户搭建一个即时、高效的交流平台。点击图片直达会议页面

极化子是半导体或绝缘体中的一种基本物理现象，是由材料体内的额外电荷(电子或空穴)在电声耦合作用下被束缚在局域晶格畸变处而构成的复合准粒子，对材料的输运特性、表面催化、磁性甚至超导性表现出重要影响。在原子尺度下对极化子的表征和操纵有助于了解极化子的基本物理机制，乃至材料的基本物理特性。然而，自极化子概念提出以来，研究发现具有极化子的材料体系中，额外电荷往往来自于晶格缺陷如空位、掺杂或吸附原子等，因而极化子在实空间中被束缚在缺陷附近，若要实现对极化子的人工操纵就需要克服晶格缺陷的影响，这阻碍了对极化子本征特性的观测和操控。 　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面国家重点实验室SF09组研究员吴克辉和陈岚长期关注表面低维体系的生长制备和新奇物性表征及操控，特别是在单原子和分子尺度下对表面局域结构特征(表面缺陷或吸附分子等)操纵方向。近日，该团队与中国科学技术大学教授赵瑾课题组合作，在二维半导体中本征极化子表征与操纵方面取得了突破，基于扫描隧道显微镜(STM)技术直接在二维材料的完整晶格中实现了高度可逆的单个本征极化子操纵。 　　物理所利用分子束外延技术在高定向热解石墨(HOPG)表面制备获得了高质量大面积的单层二维半导体薄膜CoCl2。利用STM针尖的隧穿电子注入原理，研究在完整的原子晶格任意位点处构造出与晶格缺陷无关的两种本征极化子，并实现对单个极化子的可逆写入、擦除、转换和横向迁移等一系列操纵过程。中国科大从第一性原理计算出发进一步在能量上佐证了该体系中两种不同空间构型的本征极化子稳定性，并证实了及其转变和迁移过程的可行性。 　　该工作首次在二维材料体系中发现了与晶体缺陷无关的本征极化子，解释了其形成机制，并实现了对单个本征极化子的原子尺度操纵。该体系为本征极化子的特性研究提供了极佳的平台，更在微纳信息存储领域表现出潜在的应用价值。相关研究成果发表在《自然-通讯》【Nature Communications 14, 3690 (2023)】。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。

在代谢组学中将对整体脂质进行系统分析称为脂质组学。脂质是生物的能量之源，是生物膜的主要构成成分，也担负着参与生物体内信号传导的重要作用。但是，构成脂肪酸的种类和不饱和度的组合多种多样，因此，在同时检测中很难进行全面的分析。对生物样品进行整体脂质提取后，通常先根据脂质的种类采用正相或HILIC（亲水相互作用色谱）进行分离，再对各部分脂质进行LC/MS分析。该方法的缺点是耗时较长。 全二维液相色谱仪可组合一维和二维不同的分离模式，并根据其分离特性，在各维的单独分析中对难以分离的组分进行高度分离。本文向您介绍使用可有效对多脂质组分进行全分离的岛津Nexera-e系统对贻贝中的脂质进行分离的分析示例。在一维系统使用HILIC色谱柱进行半微量分离，在二维系统进行超快速反相分离，并联用了岛津离子阱飞行时间质谱仪（LCMS-IT-TOF）作为检测器。Nexera-e和LCMS-IT-TOF联用可以得到受外部环境影响而变化的整体脂质的属性信息，从而可以对海洋生物的生物标记物及其脂质组分的变化进行更深层次的分析。 了解详情，敬请点击《Nexera-e 和LCMS-IT-TOF 联用对贻贝中脂质成分进行全二维分析》 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。 岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

近日，中科院大连化学物理研究所研究员刘生忠团队与陕西师范大学教授赵奎合作，在二维Dion—Jacobson（DJ）钙钛矿成膜控制研究中取得新进展，制备出高效率芳香族二维DJ钙钛矿太阳电池。相关研究发表在Advanced Energy Materials上。近年来，二维有机—无机杂化钙钛矿半导体材料凭借其高的环境稳定性和结构多样性，受到研究界广泛关注。该研究中，合作团队利用原位表征手段，实时追踪二维DJ钙钛矿前驱体溶液反应形成固态薄膜的结晶过程，以及其对量子阱生长、电荷传输、太阳电池性能的影响。研究发现，溶液处理过程中，快速提取溶剂可以加快钙钛矿相的成核和生长，避免从中间相到钙钛矿相的间接转变。因此，通过提升薄膜质量、优化量子阱的厚度分布，有利于提高二维钙钛矿太阳电池的电荷传输效率、载流子寿命和迁移率，最终改善电池的短路电流和开路电压，制备出效率为15.81%的器件。据了解，这是目前文献可查的芳香族二维DJ钙钛矿太阳电池的最高效率。该研究对指导DJ钙钛矿实现更加优化的光电性能和器件性能具有重要意义。相关论文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202002733

1.透射电镜（TEM）成像挑战透射电镜高分辨成像是新材料结构研究不可或缺的技术之一，尤其是发展得欣欣向荣的二维材料界， 得益于它们易于剥离或者生长成薄膜的性质， TEM在二维材料成像上可谓所向披靡。近年来二位聚合物是潜力无限的新兴二维材料，我们可以用乐高来想象二维聚合物，不同的积木结构（单体monomers）通过在水和气体界面聚合搭出一个二维的网格，每层网格之间再通过范德华力结合。各式单体带来了材料结构和性能的无限可能[1]，与此同时结构的解析是发展新二位聚合物过程中不可或缺的一环。在TEM的成像的过程中，高速电子如同密集的子弹穿透研究材料，和材料进行碰撞并传递能量，一方面电子携带了结构的信息，同时这种强力轰击又破坏了材料的结构，连锁反应导致大面积的积木的轰然倒塌。这意味着我们只能用非常少量的电子来获得结构信息，否则材料就会被打乱成无序状态。然而电子少信息也少，只能得到低清的图像，缺乏高清细节。因此TEM表征二维聚合物以及所有对电子轰击敏感的材料是电镜领域的一大挑战。图1，辐照损伤黑魔法（图1左作者 J. S. Pailly, 来源， 中右来源：depositphotos）2.优化电压，突破2 埃[2]！乌尔姆大学的Kaiser教授电镜组的研究人员梁宝坤和戚浩远博士接受了这个挑战。重要的第一步，就是研究如何降低电子对于材料的损伤。进而提高成像的分辨率，看到二维聚合物里前所未见的细节。在TEM中，电子发射的速度是影响着电子对材料杀伤力的重要条件之一。研究人员在高分辨成像使用的电压范围内 （80-300 kV）， 通过电子衍射量化测量了二维聚亚胺能收受的总最大电子轰击量。然而这里我们需要注意的是，由于电子和材料结构相比如此微小，不少电子在分子积木搭建的二维结构间隙中穿过，因此使用的电子总量高并不代表能获得更多结构信息，我们还需要得到其中递信息的电子的比例。在图表中，可以看到这两个变量相对电压有着相反的变化趋势。结合两个变量，我们得到电子利用的最高效率在120 kV 达到顶峰。图2 二维聚亚胺结构图示。材料可承受电子量，结构信息比例和电子利用效率不同电压的量化分析。最优电压和相差矫正的强强联手，研究人员终于看到了高清版的二维聚亚胺结构，成像分辨率首次达到了2 埃以内，细节历历在目！图3 2D-PI-BPDA 和2D-PI-DhTPA的高分辨图像以及图像模拟。FFT显示出图像分辨率突破 2 埃。3.首次呈现间隙缺陷表活引导的界面二维聚合物合成方法，实现了晶圆尺寸级别的高结晶度的薄膜自下而上的生长[3][4]。样品晶区之间的晶界结构以及晶体缺陷材料非常重要的特征。通过优化TEM成像条件，清晰的视野使更多结构细节得以浮现，二维聚亚胺的单体卟啉中心4埃直径的孔道清晰可见。然而在某些区域，图像上的‘异象‘让研究者一时以为自己眼花了。2D-PI-BPDA 的孔洞的四个角出现神秘亮点，2D-PI-DhTPA里发现的则是半月形的弧线。通过文献分析和密度泛函（DFTB）的计算的帮助，终于解密了这些神奇的图案来自于卟啉分子在规整的二位聚合物网格中形成的间隙缺陷。研究人员解释这种缺陷产生的动力来自于被酸性环境质子化之后带正电荷的分子间产生的静电排斥作用。就如同乐高积木上突然长出了一些新的凸起点，导致它们无法完美堆叠在一起。然而当他们扭转或者平移之后，对抗解除，就可以继续堆叠，从而构成了类似统计模型中展示的结构。图4 2D-PI-BPDA 和2D-PI-DhTPA的间隙缺陷图，DFTB计算结构以及图像模拟。4.分辨单体侧边官能团得益于分辨的提高，单体侧边的官能团能够被直接分辨。单体DhTPA 的苯环上2，5对位各链接了一个氢氧根，研究人员通过对比图像上单体宽度的半峰宽惊喜地发现在目前in-focus成像条件下，官能团的氢氧根侧链能被轻松分辨。这对理解二维聚合物的通道环境对材料性质的影响有重要意义。图5 2D-PI-BPDA 和2D-PI-DhTPA 链接单体的结构，以及其高分辨图像宽度测量。5.应用展望研究人员继续对半无序状态下的亚胺进行了成像和分析， 从图可见，原本六边形的网格结构被许多五边和七边的结构取代。为了量化分析，研究人员利用了神经网络的方法来分析结构中多边形的配比，以及单体间距的长短角度。这个新工具可以帮助电镜研究人员进一步提高数据分析的效率，跨学科联合，事半功倍。图6 a-PI 高分辨成像以及神经网络图片分析结果。参考文献:[1] Feng X and Schlüter A D 2018 Towards Macroscopic Crystalline 2D Polymers Angew. Chemie - Int. Ed.5713748–63[2] Liang B, Zhang Y, Leist C, Ou Z, Položij M, Wang Z, Mücke D, Dong R, Zheng Z, Heine T, Feng X, Kaiser U and Qi H 2022 Optimal acceleration voltage for near-atomic resolution imaging of layer-stacked 2D polymer thin films Submitted[3] Ou Z, Liang B, Liang Z, Tan F, Dong X, Gong L, Zhao P, Wang H, Zou Y, Xia Y, Chen X, Liu W, Qi H, Kaiser U and Zheng Z 2022 Oriented growth of thin films of covalent organic frameworks with large single-crystalline domains on the water surfac J. Am. Chem. Soc.[4] Sahabudeen H, Qi H, Glatz B A, Tranca D, Dong R, Hou Y, Zhang T, Kuttner C, Lehnert T, Seifert G, Kaiser U and Fery A 2016 Wafer-sized multifunctional polyimine-based two-dimensional conjugated polymers with high mechanical stiffness Hafeesudeen Nat. Commun.71–8

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在二维范德瓦尔斯材料固态自旋色心领域取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺研究组与匈牙利魏格纳物理研究中心教授AdamGali等合作，实验研究并理论解释了六方氮化硼（hexagonalboronnitride，hBN）中带负电硼空位（VB-）色心受磁场调制的自旋相干动力学行为，揭示了hBN中VB-色心电子自旋与核自旋之间的相干耦合和弛豫机制，这对发展基于二维范德瓦尔斯材料的相干自旋系统及低维量子器件具有重要意义。9月29日，相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。 近年来，研究发现，宽禁带范德瓦尔斯材料hBN是室温自旋色心的优秀宿主。范德瓦尔斯材料通过简单的机械剥离便可制备为原子厚度的二维结构，且可与多种微纳结构相耦合，在低维量子器件制备和近场传感探测等方面比三维体材料具有天然优势，因而hBN中的自旋色心成为固态自旋色心领域的研究热点。目前，研究最广泛的hBN自旋色心为VB-色心，且集中于VB-的电子自旋，而对VB-电子自旋周围的核自旋缺乏深入研究及观测。由于色心周围的核自旋是固态自旋维度扩展的主要途径之一，且是造成固态自旋弛豫的主要因素。因此，VB-色心的电子自旋与周围核自旋耦合形成的多自旋体系的相干动力学研究，对推动基于范德瓦尔斯材料的固态量子自旋技术至关重要。本工作中，研究组使用中子辐照技术在hBN中制备出高浓度的VB-色心样品，并利用ODMR（optical probing magnetic resonance）技术探测VB-自旋能级结构，观测到VB-色心中电子自旋与3个最近邻14N核自旋相互作用产生的超精细劈裂以及14N核自旋偏振随磁场增强的极化现象。同时，研究组对VB-进行多项室温相干操控和探测，包括Rabi振荡、自旋回波、Ramsey干涉探测等。探测结果表明，VB-自旋受到明显的核自旋相干调制，且核自旋调制效应会随磁场增加而变强。为进一步揭示相关现象的内在动力学机制，研究组理论构建了VB-电子与最近邻14N核自旋组成的4自旋系统，并对该4自旋系统的多种动力学性质进行无参数（parameterfree）的理论模拟。结合实验与模拟结果，研究组发现VB-色心中存在较强的电子与核自旋相互作用，同时最近邻14N核自旋极化也受到显著的驱动微波动态调制。此外，研究组还在理论模拟中引入了包含127个14N和11B的多体核自旋环境，并模拟了与之相互作用的开放4自旋VB-系统的动力学行为。通过对照实验和理论结果，研究组发现11B核自旋环境主导了VB-色心的自旋弛豫，而磁场能够减弱核自旋环境的弛豫效应并增强VB-电子与最近邻14N的相干耦合。（a）VB-色心的原子结构示意图；（b）VB-色心的电子自旋能级结构；（c）不同磁场下VB-色心的ODMR信号；（d）不同磁场下VB-色心的Rabi振荡信号。该研究从实验和理论上揭示了VB-色心中存在显著的电子和最近邻14N核自旋相干耦合，以及多体11B核自旋环境导致的VB-色心自旋弛豫。该工作为将VB-相干操控自旋拓展至核自旋以及发展相关低维固态量子系统奠定了基础。研究工作得到科技部、国家自然科学基金、中科院和合肥国家实验室等的支持。

二维层状半导体材料得益于原子级薄的厚度，受到静电场屏蔽效应减弱，利用门电压可对其电学性能进行有效调控。利用二维层状半导体材料构建的多端忆阻晶体管(Memtransistor)可以模拟人脑中复杂的突触活动，有望应用于未来非冯架构的神经形态计算等。此外，相比于平面构型，二维纳米功能材料通常具有开放且洁净的界面，使其能够进行任意垂直组装，可实现硅基半导体工艺所不能兼容的多层向上集成范式，从而在单位面积内沿z轴获得更高密度集成。因此，基于垂直架构的二维纳米电子学器件，已成为当前延续摩尔定律的重要研究方向之一。迄今为止，针对铁电二维材料忆阻晶体管的研究仍然匮乏，尤其缺失具有垂直构型的门电压可调的忆阻器件的研究，主要原因在于传统基于隧穿架构的二维忆阻器难以在垂直方向兼具更高性能和有效栅极调控特性。 　　近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心与国内多家单位合作，设计二维半导体与二维铁电材料的特殊能带对齐方式，将金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)与非隧穿型的铁电忆阻器垂直组装，首次构筑了基于垂直架构的门电压可编程的二维铁电存储器。11月17日，相关研究成果以A gate programmable van der Waals metal-ferroelectric-semiconductor vertical heterojunction memory为题，在线发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。 　　科研团队使用二维层状材料CuInP2S6作为铁电绝缘体层，利用二维层状半导体材料MoS2和多层石墨烯分别作为铁电忆阻器的上、下电极层，形成金属/铁电体/半导体(M-FE-S)架构的忆阻器；在顶部半导体层上方通过堆叠多层h-BN作为栅极介电层引入了MOSFET架构。底部M-FE-S忆阻器件开关比超过105，具有长期数据存储能力，且阻变行为与CuInP2S6层的铁电性存在较强耦合(图1)。此外，研究通过制备3×4的阵列结构展示了该型铁电忆阻器件应用于存储交叉阵列【crossbar array，实现随机存取存储器(RAM)的关键结构】的可行性(图2)。进一步，研究在上方MOSFET施加栅极电压，有效调控了二维半导体层MoS2的载流子浓度(或费米能级)，从而对下方M-FE-S忆阻器的存储性能进行操控(图3)。基于上述成果，科研人员展示了该型器件的门电压可调多阻态的存储特性(图4)。 　　本研究展示的门电压可编程的铁电忆阻器有望在未来人工突触等神经形态计算系统中发挥重要作用，并或推动基于二维铁电材料制备多功能器件的开发。此外，该工作提出的MOSFET与忆阻器垂直集成的架构可进一步扩展到其他二维材料体系，从而获得性能更加优异的新型存储器。 　　研究工作得到国家重点研发计划“青年科学家项目”、国家自然科学基金青年科学基金项目/面上项目/联合基金项目、沈阳材料科学国家研究中心等的支持。图1.器件结构设计及两端铁电忆阻器的存储性能。a、器件结构示意图；b、器件的阻变行为；c、少层CuInP2S6的压电力显微镜相位和幅值图；d、器件在不同温度下的输运行为；e、存储器的数据保持能力测试；f、存储器开关比统计图。图2.铁电忆阻器存储阵列演示。a、二维铁电RAM结构示意图；b、CuInP2S6/MoS2界面的HAADF-STEM照片；c、3×4阵列的SEM图像；d、局部放大图；e、3×4阵列的光学照片；f-g、通过读取3×4阵列中每个交叉点的高阻态和低阻态编码的“I”“M”“R”的简化字母。图3.器件的可编程存储特性。a、器件结构示意图；b、MoS2层的转移特性曲线；c-d、异质结的能带结构图；e-f、通过施加门电压实现了对存储窗口从有到无的调控。图4.门电压可编程存储器的多阻态存储特性。a-d、器件在不同门电压下的存储窗口；e、器件的多阻态存储性能演示；f、栅极调控的耐疲劳特性。

p style="margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important "span class="bjh-p" style="user-select: text !important "在半导体器件不断小型化以及柔性化的主流趋势下，以二硫化钼（MoS2）等过渡金属硫属化合物（TMDC）为代表的二维半导体材料显示出独特的优势。国际半导体联盟在2015年的技术路线图（International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS）中明确地指出它是下一代半导体器件的关键材料。二维半导体材料具有超薄厚度（单原子层或少原子层），优异的电学、光学、机械性能及多自由度可调控性，使其在未来的更轻、更薄、更快、更灵敏的电子学器件中具有优势。/span/pp style="margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important "span class="bjh-p" style="user-select: text !important "然而，现阶段以器件应用为背景的单层二硫化钼研究仍然存在以下两个关键的科学问题：（1）材料制备，如何获得高质量大尺度的二硫化钼晶圆；（2） 器件工艺，如何实现高密度、高性能、大面积均一的器件加工。这是新型半导体材料从实验室走向市场要经历的共性问题，如能解决其高质量规模化制备和集成器件性能调控的关键科学障碍，必将有力推动二维半导体材料的应用发展进程，给柔性电子产业注入新的发展动力。/span/pp style="margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important "span class="bjh-p" style="user-select: text !important "松山湖材料实验室张广宇副主任带领的二维材料团队，在过去十多年一直致力于高质量二维材料的外延、能带调控、复杂结构叠层、功能电子器件和光电器件的研究。近期，团队利用自主设计搭建的四英寸多源化学气相沉积设备，采用立式生长方法在蓝宝石衬底上成功外延制备了四英寸高质量连续单层二硫化钼晶圆，所外延的高质量薄膜由高定向（0° 和60° ）的大晶粒（平均晶粒尺寸大于100 μm）拼接而成。在这种高定向的薄膜中，高分辨透射电子显微镜观测到了近乎完美的4|4E型晶界。得益于独特的多源设计，所制备的晶圆具有目前国际上报道中最高的电子学质量。相关工作发表在近期的Nano Letters 2020上。/span/pp style="margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: center font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 0em user-select: text !important "span class="bjh-p" style="user-select: text !important "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/d61f3a56-f685-4c35-b5f6-c26a3ec32821.jpg" title="4a36acaf2edda3cc9bd4902a0de55106213f929f.jpeg" alt="4a36acaf2edda3cc9bd4902a0de55106213f929f.jpeg"//span/pdiv class="img-container" style="margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important "span class="bjh-image-caption" style="user-select: text !important font-size: 13px color: rgb(153, 153, 153) display: block margin-top: 11px text-align: center "四英寸高定向单层二硫化钼外延晶圆/span/divp style="margin-top: 26px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important "span class="bjh-p" style="user-select: text !important "在此基础之上，团队进行了一系列器件加工工艺的优化，包括：（1）采用兼容的微加工工艺，逐层制作器件，保证了器件层与层之间的洁净，实现了器件阵列加工的大面积均一性；（2）采用独特的物理吸附与化学反应相结合的原子层沉积方法，提高了器件绝缘层质量；（3）采用金/钛/金多层结构作为接触电极，有效降低了器件的接触电阻。/span/pp style="margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important "span class="bjh-p" style="user-select: text !important "通过这些优化手段，成功实现了大面积二硫化钼柔性晶体管以及逻辑器件（如反相器、或非门、与非门、与门、静态随机存储器以及五环振荡器等）的制作，器件表现出优异的功能特性。其中，柔性场效应晶体管器件密度可达1518个/平方厘米，产量高达97%，是目前已报道结果中最高指标。此外，单个器件还表现出优异的电学性能和柔韧性，开关比达到1010，平均迁移率达到55 cm2 V-1s-1，平均电流密度为35 μA μm-1。相关结果发表在近期的Nature Electronics 2020上。/span/pdiv class="img-container" style="margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b5c1c60c-854b-4a68-ac68-4f2091e8ec2f.jpg" title="2.jpeg" alt="2.jpeg"/span class="bjh-image-caption" style="user-select: text !important font-size: 13px color: rgb(153, 153, 153) display: block margin-top: 11px text-align: center "大面积二硫化钼柔性晶体管与柔性逻辑器/span/divdiv class="img-container" style="margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/d6d7193c-438b-4de1-8723-953def3c6f33.jpg" title="3.jpeg" alt="3.jpeg"//divp style="margin-top: 26px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: center font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 0em user-select: text !important "span style="font-size: 12px user-select: text !important "二硫化钼柔性反相器、或非门、与非门、与门、静态随机存储器以及五环振荡器/span/pp style="margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important "span class="bjh-p" style="user-select: text !important "这两项工作突破了晶圆级高质量二硫化钼薄膜的外延技术，实现了二硫化钼柔性晶体管器件及逻辑器件的高密度集成，为大面积柔性电子器件的发展提供了新的思路与技术基础，预期可以有效推动二维半导体材料在柔性显示屏、智能可穿戴器件方面的应用。/span/pp style="margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important "该系列工作由松山湖材料实验室与中国科学院物理研究所联合完成，并得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院B类先导专项、中科院青促会等项目的资助。/p

nature：二维磁性材料的磁结构与相关特性研究关键词：二维铁磁材料；低温纳米精度位移台；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。同时，研究团队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。利用这一强烈的二次谐波信号，团队成功揭示双层三碘化铬的原胞层堆叠结构的对称性。图一 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。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德国attocube公司的低温强磁场纳米精度位移台和低温扫描台来实现样品的位移和扫描。德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造商。公司已为全科学家生产了4000多套位移系统，用户遍及全球著名的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑，体积小，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。图二 attocube低温强磁场位移器、扫描器attocube低温位移台技术特点如下：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). nature：石墨烯摩尔超晶格可调超导特性研究关键词：石墨烯 超晶格 高温超导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缘体中出现。近期，美国和中国的国际科研团队合作在nature上报道了在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20K的温度下表现出莫特缘态。进一步通过冷却操作发现，在温度低于1K时，该异质结的超导特特性开始出现。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-莫特缘体-金属相的转变。 图1.德国attocube公司低温mK纳米旋转台电学输运工作的测量是在进行仔细的信号筛选后，本底温度为40mK的稀释制冷机内进行的。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，这必须要求能够在低温（40mK）环境下实现良好且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（如图1所示）。Attocube公司可提供水平和竖直方向的旋转台，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，证实了样品中存在超导体-莫特缘体-金属相的转变（结果如图2所示），为三层石墨烯/氮化硼的超晶格超导理论模型（Habbard model）以及与之相关的反常超导性质和新奇电子态的研究提供了模型系统。 图2. 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) nature：分数量子霍尔效应区的非线性光学研究关键词：量子霍尔效应 四波混频 化激元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，化激元间的相互作用会显著增强。此外，激子-电子相互作用导致化子-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。值得指出的是，该实验在温度低于100mK的环境下进行，使用德国attocube公司的低温mK环境纳米精度位移台来实现物镜的移动和聚焦。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). Science：NV center在加压凝聚态系统中的量子传感研究关键词：NV色心 量子传感器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，巴黎十一大学，香港中文大学和加州伯克利大学的研究团队研发了一款新型纳米尺度传感器。研究者把量子自旋缺陷集成到金刚石压腔中来探测端压力和温度下的微小信号，这样空间分辨率不会受到衍射限限制。为此加州伯克利大学团队采用了德国attocube公司的与光学平台高度集成的闭循环低温恒温器- attoDRY800来进行试验，其中包含了attocube公司的低温纳米精度位移台，以此来实现快速并且控制金刚石压强的移动以及测量实验。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)

制药企业QA/QC 部门的液相检测方法中会经常使用非挥发性缓冲盐流动相（如磷酸盐缓冲溶液），但当进行液质联用分析时，流动相必须转换为适合于ESI（APCI）的挥发性流动相。而改变流动相很多时候会使得杂质峰的保留时间发生变化，甚至湮没在主峰中，因此，需要耗时耗力摸索新的分析方法。 为解决上述问题，近日，岛津公司在中国市场推出了岛津独有的LCMS-IT-TOF 的新应用系统&mdash &mdash 二维液质杂质鉴定系统。通过使用岛津二维液质杂质鉴定系统，无需改变原先的流动相分离条件，就可以将目标杂质从一维色谱中收集下来，在二维色谱中直接使用挥发性流动相进行MS 分析。如果同时配备IT-TOF，则可以通过多级高分辨质谱进行精确定性分析。 2D LC/MS 杂质鉴定系统流路图 二维液质杂质鉴定系统是基于Prominence 设计、用于LCMS-IT-TOF 前端的应用系统，配置包括LCMS-IT-TOF，Prominence 系列液相单元以及 &ldquo 二维液质杂质鉴定系统启动包&rdquo 。启动包中包括二维液相色谱质谱联用的控制软件及整套连接管路。 本系统特长 1）无需改变分析方法无需改变原有分析方法，系统就可以通过一维色谱分离，将目标杂质组分导入样品环；然后，二维色谱分离目标杂质，并通过提供准确和多级（n³ 2）的质谱数据来达到鉴别杂质的目的。 2) 二维方式实现全自动切换当液相色谱分析使用非挥发性盐流动相（如磷酸盐缓冲液），转换为液质联用分析时，需将流动相转换为挥发性流动相（不使用缓冲盐或使用挥发性缓冲盐）以适应大气压离子源。而本系统允许在一维分析中使用非挥发性盐流动相，在二维液质分析中使用挥发性流动相，自动实现流动相的在线改变。 3）可通过专用软件轻松使用该系统二维色谱分析通常需要复杂的指令程序来控制切换阀以收集目标杂质。在此系统中，通过简单的输入杂质保留时间，即可以自动创建时间程序来实现阀的切换等动作。当杂质的保留时间未知或者因为分析条件变化而改变时，也可手动控制阀来实现切换。 有关详情，敬请咨询岛津公司 · 北京分公司 (010) 8525-2310/2312· 浦西分公司 (021) 2201-3888· 广州分公司 (020) 8710-8661· 四川分公司 (028) 8619-8421· 沈阳分公司(024) 2341-4778· 西安分公司(029) 8838-6350· 乌鲁木齐分公司(0991) 230-6271· 昆明分公司(0871) 315-2986· 南京分公司(025) 8689-0258· 重庆分公司(023) 6380-6068· 深圳分公司(0755) 8287-7677· 武汉分公司(027) 8555-7910· 河南分公司(0371) 8663-2981 岛津用户服务热线电话:800-8100439 400-6500439 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。 目前，岛津企业管理（中国）有限公司在中国全境拥有13个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心；覆盖全国30个省的销售代理商网络；60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。

安徽理工大学力学与光电物理学院青年教师蓝雷雷与东南大学物理学院邱腾课题组合作，制备出两种类型的二维碳化钒（V4C3和V2C）MXenes材料，并证明这种材料可以作为性能优异的表面增强拉曼散射（SERS）平台，其中V4C3作为SERS活性材料首次报道。相关研究成果发表于《美国化学会-应用材料与界面》。柔性二维碳化钒MXene基滤膜的SERS增强效果示意图 安徽理工大学供图表面增强拉曼散射作为一种具有高灵敏度、分子指纹识别和快速无损测量的表面光谱分析技术，将检测灵敏度提升了百万倍以上，已广泛应用于生命科学、物理、化学、材料学、地质学、考古和艺术品鉴定等领域。“比如将SERS技术应用于患者呼出物、血清液、脱氧核糖核酸的检测，为早期患者的疾病诊断提供一种有力分析手段；应用于海洋微塑料、大气有毒有害气体、水体有机污染物和土壤重金属的微量检测，实现对环境中有害物质的监测；还可实现对危害公共安全的爆炸物质和疑似吸毒人员体液毛发中含毒品物质的快检。” 蓝雷雷向《中国科学报》介绍。近年来，一些MXenes材料表现出相当强的SERS活性，为SERS活性材料发展开辟了新前景。但其瓶颈在于灵敏度不足，无法满足实际应用需求。因此，将MXene材料的灵敏度推向更高水平仍然具有挑战性。此次研究中，蓝雷雷等提出了一种新的增强策略，通过结合二维裁剪和分子富集来设计高灵敏度的柔性MXene基SERS衬底，成功制备出两种类型的二维碳化钒MXenes材料。“我们研究发现，与块状MXene材料相比，二维裁剪赋予碳化钒MXenes费米能级附近更为丰富的态密度，促进了光致诱导电荷转移，增加了多达2个数量级的检测灵敏度。”蓝雷雷说。进一步，研究人员采用了一种分子富集方法，实现了2分钟内超快速分子富集、超高分子截留率和更低的检测限，从而获得了超灵敏的SERS检测。蓝雷雷说，“这项研究有助于设计和开发出高性能的新型MXene基SERS基底，可用于食品安全、疾病诊断、反恐搜爆、毒品稽查、环境监测和病毒检测等领域。”审稿人认为：作者将二维裁剪策略与分子富集效应相结合，这是一项有趣的研究工作，新型碳化钒基底的SERS增强效果显著，其中V4C3作为SERS基底在这之前未曾报道过。通过简单抽滤的分析物富集概念为实现超灵敏的SERS检测提供了一种有效的策略。相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acsami.2c10800

p style="text-align: justify text-indent: 2em "大面积高质量单晶的生长一直是现代电子技术得以高速发展的基石。为了突破硅基电子学摩尔定律的限制，当前电子学研究的热点和重点，即类石墨烯二维半导体如过渡金属硫族化合物（TMDs）等，目前面临着如何精确控制原子层级的二维晶体的外延逐层生长这个难题。单层高质量TMDs的生长和光电应用经常见诸主流期刊，但双层乃至多层高质量单晶TMDs的生长仍是一个巨大的挑战。目前用于基础研究和光电应用的双层及多层TMDs多来自于机械剥离法以及后处理方法（如激光刻蚀、等离子体刻蚀和热退火等），普遍存在产率低、层数和尺寸可控性差等问题。虽有少数工作采用化学气相沉积（CVD）法制备出双层及多层TMDs，但仍存在晶体质量差、尺寸和层数不可控等问题。根据生长动力学理论，双层单晶的生长至少需要两个不同温度的生长阶段来促使单层的垂直高阶堆垛，但是在传统CVD升温阶段过程中，对前驱反应气体的控制不良通常会导致形成不可控和不需要的成核中心，进而显著降低所制备晶体的质量和可控性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "为了解决该问题，江南大学电子工程系教授、全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组SAC/TC279/WG9委员肖少庆课题组（低维半导体材料与器件实验室）提出了一种具有普适性的氢气辅助反向气流化学气相外延法，实现了多种TMDs及其合金高质量双层单晶的大范围可控生长。相关成果以“Transition metal dichalcogenides bilayer single crystals by reverse-flow chemical vapor epitaxy”为题于2019年2月5日在线发表在《自然?通讯》上（Nat. Comm. 2019, 10, 598）。该方法通过在升温阶段引入氢气反向气流并控制生长温度梯度，不仅有利于减少外延生长时不需要、不可控的成核中心，而且有利于源自第一单层成核中心的第二单层的均质外延。这种方法的效率远超机械剥离法和传统的CVD方法，并在三层及多层单晶的逐层可控制备方面展现出巨大的潜力。另外，通过控制第二层的生长温度可以得到不同堆垛的双层TMDs单晶如AA堆垛和AB堆垛的二硫化钼（MoS2），实验结果发现AA堆垛的双层MoS2具有比单层更高的场效应管迁移率；通过采用多种源粉首次合成了MoWSSe四元合金双层单晶，实验结果表明其场效应晶体管表现出明显的双极性特征。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/c3614f1c-bb9c-42e1-a4f1-30e9b1035a63.jpg" title="微信图片_20190214133337.jpg" alt="微信图片_20190214133337.jpg"//ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong基于氢气辅助反向气流化学气相外延法的TMDs双层可控制备及其光电性能展示/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "这项研究为TMDs的大范围逐层可控制备提供了一种可靠和通用的思路，为研究层与层之间的范德华力相互作用提供了良好的平台，为实现过渡金属硫属化合物薄膜及其异质结的按需可控制备打下了坚实的基础，极大地提升了TMDs等二维半导体在实际电子和光电器件的应用潜力。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "该研究得到了江南大学自主科研计划-重点项目、国家自然科学基金和江苏省自然科学基金的资助。2014级博士生张秀梅为第一作者，课题组的南海燕老师为共同第一作者，课题组负责人肖少庆校聘教授和团队负责人顾晓峰教授为共同通讯作者，电学测试和理论计算方面分别得到了东南大学倪振华教授课题组和澳大利亚昆士兰科技大学Kostya Ostrikov教授等的支持。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "课题组论文全文链接：a href="https://www.nature.com/articles/s41467-019-08468-8" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 176, 240) "Transition metal dichalcogenides bilayer single crystals by reverse-flow chemical vapor epitaxy/span/a。/pp style="text-align: right text-indent: 2em "作者：肖少庆课题组/p

为了满足不同行业对全二维气相色谱的技术需求，雪景科技近期推出了多款针对特定行业应用的全二维气相色谱分析系统。这些系统是雪景科技多年来在不同行业全二维分析应用开发经验的总结和提炼，集成了品牌气相色谱和质谱、全二维调制器及定制配件、样品前处理、全二维柱系统和实验方法、以及数据处理流程，形成了针对特定应用的一整套专业化全二维色谱解决方案。研究人员可以快速上手，节省了全二维和多维色谱系统配置和方法开发的时间，最大程度上发挥出全二维气相色谱的强大分析功能。 1. 原油及石油产品全二维分析系统（P510系列）采用最新的全二维气相色谱分析技术，对原油、油田沉积物、以及各种中低馏分石油产品（汽油、煤油、柴油等）的化学组成进行分析，实现族类分离、全组分分析、或目标化合物定量等。广泛用于石油勘探、石油化工、煤化工、化工环境监测等领域。 2. 挥发性及半挥发性有机化合物全二维分析系统（H880系列）可用于离线或在线分析空气、颗粒物、水样、土壤以及材料中的挥发性有机物（VOCs）和半挥发性有机物（SVOCs）的化学组成和含量。提供最全面最准确的化合物组分信息和定量结果，满足大气科学、环境监测、公共安全、产品质控等多个领域的分析应用要求。搭配多种进样配件，实现各种场景的应用需求。包括自动液体进样、CTC自动进样平台（模块可选）、多模式及热脱附模块、在线VOCs富集浓缩系统、在线颗粒物捕集脱附系统等。 3. 矿物油全二维分析系统（S830系列）适用于环境、食品、粮油产品以及食品包装材料中矿物油含量的分析检测，采用业界领先的全二维气相色谱技术，样品经提取后可直接进样，无需预柱分离，利用全二维色谱的双柱系统一次性分离饱和烷烃（MOSH）和芳香烃（MOAH）组分，同时得到MOSH和MOAH的含量，极大提高检测效率。灵敏度和可靠性较常规方法也有显著提高。此外，搭配升级组件后可实现矿物油中典型化合物定性和精细分析（TOF质谱），以及整合样品全自动前处理和提取过程（CTC自动前处理平台）。 4. 香精香料及风味物质全二维分析系统（T360系列）整合最新的全二维气相色谱分析技术和配套系统，搭配最适合风味分析的柱系统和调制柱，对食品饮料、烟草、中草药、农产品及天然香料等原料中的挥发性物质进行全面精细分析，提高风味鉴定、质量控制、工艺优化和真伪甄别等应用的分析能力和准确性。该系统特别集成了雪景科技研发的自动切换高级模式，在一套系统上实现常规一维、全二维、中心切割的全自动切换，而且切换过程及柱系统维护（换色谱柱）无需放空质谱，同时支持多检测器协同检测（质谱、FID、嗅闻仪等）。真正做到了“一机多用”，“维护无忧”。 雪景科技专注于全二维及多维色谱的技术开发和应用推广，竭诚为各行业用户提供更方便、更高效、更经济的色谱分析技术、数据处理方法，以及整体解决方案。

p style="text-indent: 2em text-align: justify "传统的三维半导体材料表面存在大量的悬挂键，可通过捕获和散射等方式影响和限制自由载流子的运动，因此表面态的设计、制造和优化是提高三维半导体器件性能的关键因素。类似于三维半导体材料的表面态，单层二维材料（如二硫化钼和石墨烯）在边界原子的终止和重建可以产生边界态，这使二维材料产生了许多独特的现象，使其得到广泛的应用。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "针对此现象，微电子所微电子器件与集成技术重点实验室刘明院士和李泠研究员的科研团队与中科院物理所、北京理工大学、美国加州大学洛杉矶分校合作，对单层MoS2/WSe2晶体管进行了器件测试、扫描隧道显微镜实验观测和第一性原理计算，发现二维材料的边界态是控制器件亚阈值特性及影响器件迁移率的关键因素，并在国际上首次提出这种边界态是拉廷格液体的物理本质。该科学发现对于研究器件性能优化和低功耗应用具有一定的意义。 /pp style="text-align: justify text-indent: 2em "该工作以《Possible Luttinger liquid behavior of edge transport in monolayer transition metal dichalcogenide crystals》为题发表在 Nature Communications期刊上（DOI: 10.1038/s41467-020-14383-0）。微电子所博士后杨冠华和物理所邵岩博士为该文章第一作者，微电子所刘明院士、李泠研究员、北京理工大学王业亮教授和美国加州大学洛杉矶分校段镶锋教授为共同通讯作者。 /pp style="text-align: justify text-indent: 2em "上述工作得到了国家自然科学基金委、科技部、中科院等相关项目的资助。 /pp style="text-indent: 2em text-align: justify "全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14383-0#citeas /pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="http://www.ime.ac.cn/zhxx/ttxw/202009/W020200925583655261172.png"//pp style="text-align: center "strong图a./strong二维材料边界电导比例与温度、栅压关系。strong图b./strong I/T1+α与qV/kBT关系。strong图c. /strongSTS能谱。 /pp style="text-align: center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCSMD2020/" target="_self"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/287a2421-2521-43a6-aa4c-219af657b8e0.jpg" title="半导体材料与器件.jpg" alt="半导体材料与器件.jpg"//a/p

热调制技术是全二维气相色谱中使用较多的一种调制方式，在第一根色谱柱和第二根色谱柱之间以固定频率反复施加高温和低温，使一维的馏出物在该段位置产生周期性的冷聚和释放，从而实现对一维峰的调制过程。热调制技术相对于气流调制，调制效果更好，分辨率更高，而且载气流量保持不变，适合连接质谱检测器，另外冷聚过程中可以对分析物进行浓缩，灵敏度也有所提高。热调制技术已经成为应用最广泛的一种全二维气相色谱调制方法。　　目前的热调制技术经历了一系列的技术革新。John Philips和Zaiyou Liu最先于1991年提出热调制技术并申请了专利。当时是在一根石英毛细柱上利用导电涂料的电阻加热和自然冷却来完成调制过程。由于导电涂料反复加热后容易剥落，而且自然冷却速度较慢，这种阻热式的调制方式被淘汰，但它却奠定了当今经典的两级热调制的技术基础。　　上世纪90年代末，澳大利亚的Phillip Marriott教授发明了纵向调制冷却系统(Longitudinally Modulated Cryogenic System, LMCS)。LMCS将一个移动的冷阱(Cryo Trap)套在需要调制的色谱柱上，冷阱内可用液态二氧化碳对局部色谱柱进行制冷，冷阱套以外的色谱柱放置在色谱仪的炉膛内部，被炉膛加热。通过冷阱套的上下移动，对不同部位的色谱柱进行反复加热制冷从而完成调制(图1)。这种方式加热和制冷都十分快速有效，能产生非常理想的调制峰宽，大大增加了全二维气相色谱的实用性。LMCS的出现让众多色谱学者开始应用全二维气相色谱技术，发表了大量以此技术为基础的分析应用，对全二维气相色谱的发展产生了深远的影响。不过，由于LMCS的运动部件自外向内伸入炉膛，其两端存在很大的温差，因此易产生变形和失效，其长期稳定性一直存在问题，最终也没有商业化。不过随后发展的商业调制器均沿袭了这种思路，采用色谱仪炉膛直接加热，相比于阻热式调制器，这种方法简单稳定，可靠性大大加强，但为了在加热的炉膛内实现快速冷却，必须大量使用液态制冷剂，所以被称为制冷式热调制器。　　图1. LMCS热调制器技术原理示意图　　经过一系列探索与改进后，采用固定冷热喷嘴的调制器开始慢慢盛行，例如ZOEX公司的环形调制器，LECO公司的四喷嘴调制器，和Thermo Scientific公司的双喷嘴调制器。这些调制器利用喷嘴喷出的冷热气体对调制柱进行加热冷却(图2)，温度变化速率快，可靠性高，该技术现已实现商品化，成为目前学术界和工业界大量使用的主流热调制器。　　　　图2. 冷热喷嘴调制器技术原理示意图　　与此同时，随着不锈钢毛细色谱柱的问世和商业化，已经消失很久的阻热式调制技术在几年前重新获得发展。其代表是美国密西根大学Richard Sacks教授的研究团队和加拿大滑铁卢大学的Tadeusz Gorécki教授的研究团队。其共同特点就是长期将调制柱放置在低温环境中，以周期性的电流直接加热需要调制的不锈钢毛细柱。这种方式利用不锈钢的导电性质，不用依赖导电涂料，稳定性显著提高。而且电加热方式简单灵活，可以产生非常窄的脉冲，实现快速释放。他们两个团队在冷却系统上稍有区别。　　密西根大学的调制器核心部件安装于色谱仪炉膛内，将金属毛细管浸泡在被一个制冷机循环冷却的聚乙二醇液态腔体里来完成调制全过程。密西根大学首创的这种通过制冷机形成充足冷量的技术方案被ZOEX等公司随后纷纷采用和改进，并形成了商业化的不使用液氮的喷嘴式热调制器。但是，这些调制器仍然需要消耗大量的用于热交换的干燥的氮气或空气，并没有将全二维色谱技术真正从高端实验室或研究机构中解放出来。　　滑铁卢大学的调制器核心部件最初安装于炉膛之外，并利用蜗旋管冷却技术来完成调制。蜗旋管需要消耗大量的压缩空气，因此一般也只能在实验室中使用。近年来，改进的调制器核心部件重新安装于炉膛之内，并利用一端伸出炉膛的导热铜块来实现风冷降温。这项改进终于让人看到了不消耗任何制冷剂的曙光。但是，它也牺牲了一定的调制范围，尤其是在低沸点化合物一端。　　无论哪种方案，只要采用不锈钢色谱柱作为调制柱，必须同时解决电的良好接触和避免在接触点产生冷点，这样才能保证正常的色谱过程。然而。这两点往往是矛盾的。因此可以看到上述两个团队最终还是选择了直接或间接在炉膛内完成调制全过程，并由此在其它方面做出了牺牲。另外，不锈钢本身比熔融石英的热质量大了近四倍，因此在没有强制冷的条件下，降温速度很慢，例如滑铁卢大学的调制器，调制周期无法做到4秒以下 然而，目前全二维色谱的运行趋势是将调制周期优化在2秒到4秒之间，从而更好地保持第一维的色谱分离效果和节省整体分析时间。最后，不锈钢色谱调制柱必须具有不同膜厚的内部固定相才能完成对相应沸点范围化合物的调制，但是因其固定方式对良好电接触的要求，更换起来并不灵活。综上所述，采用不锈钢色谱柱电阻加热的调制器目前还有很多技术问题没有解决，在短期内难有大的突破，目前只停留在研究阶段，尚未实现商业化。　　随着本世纪初微加工工艺和微机电系统(MEMS)的兴起，第一个微型固态热调制器在美国密西根大学诞生。它在一片硅晶片上集成了微色谱柱和金属丝线，利用后者脉冲式电阻加热和一块半导体制冷元件的持续冷却完成对微色谱柱的调制(图3)。这项发明由于整体设备的热质量非常微小，从而省去了制冷剂的使用，极大简化了日常操作。但是由于其微机电系统和外部宏观尺寸的设备难以实现完美的无缝连接，实际性能并不理想。此外由于分析测试市场规模比较小，不足于降低微系统的开发制造成本。经过多年的研发，该技术始终不能商业化。　　图3. 基于MEMS的微型热调制器技术原理示意图　　借鉴了LMCS移动式系统和微型热调制器的优势后，Guan和Xu将它们以崭新的方式结合起来，发明一种不依赖微加工工艺但又能成功使用半导体制冷的固态热调制器。这种调制器在整体上摈弃了业界一直流行的对色谱仪炉膛加热的依赖，构建了独立的冷却与加热环节以实现炉膛外的完全调制。由于不再需要大量的制冷以抵消炉膛的加热，另外冷却与加热区域进一步在空间上相互隔绝，大大增加了制冷效率。这样只依靠半导体制冷就能实现优异的调制效果，完全避免了制冷剂的使用(图4)。这种技术目前已经成功商业化。　　图4. 无需制冷剂的商业化固态热调制器

期刊：Nature communication IF 14.92文章DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26230-x 【引言】石墨烯的发现为人类打开了二维材料的大门，经历十多年的研究，二维材料表现出的各种优良性能越来越吸引科研学者。然而，在工业上大规模应用二维材料仍然存在着很多问题，所制成的器件不能符合工业标准。 【成果简介】近日，复旦大学包文中教授课题组利用机器学习 (ML) 算法优化了二维半导体（MoS2）栅场效应晶体管 (FET)的制备工艺，并采用工业标准设计流程和工艺进行了晶圆器件与电路的制造和测试。文章以《Wafer-scale functional circuits based on two dimensional semiconductors with fabrication optimized by machine learning》为题发表于Nature Communications。本文中，晶圆尺寸器件制备的优化是先利用机器学习指导制造过程，随后使用小型台式无掩膜光刻机MicroWriter ML3进行制备，优化了迁移率、阈值电压和亚阈值摆幅等性能。 【图文导读】图1. 制备MoS2 FETs的总流程图。（a）CVD法制备晶圆尺寸的MoS2。（b）MoS2场效应管的各种截面图。（c）晶体管的表现和各类参数的关系。（d）从材料制备到芯片制备和测试的优化反馈循环。图2. MoS2 FETs的逻辑电路图。（a），（b），（c）和（d）各类电压对器件的影响。（e）使用MicroWriter ML3无掩膜激光直写机制备的正反器和（f）相应实验结果（g）使用MicroWriter ML3无掩膜激光直写机制备的加法器和（h）相应的实验结果。图3. 利用MoS2 FETs制备的模拟，储存器和光电电路。（a）使用无掩膜光刻机制备的环形振荡器和（b）相应的实验结果。（c）基于MoS2 FETs制备的存储阵列和（d-f）相应的实验结果。（g）利用MicroWriter ML3制备的光电电路和（h-i）相应的表现结果。图4. 使用MicroWriter ML3无掩膜激光直写机在晶圆上制备MoS2场效应管。（a）在两寸晶圆上制备的基于MoS2场效应管的加法器。（b），（c）和（d）在晶圆上制备加法器的运算结果。 【结论】随着二维材料的应用和人工智能在各领域的迅速发展，如何快速开发出符合实验设计的原型芯片结构变得十分重要。由于实验过程中需要及时修改相应的参数，得到优化的实验结果，所以十分依赖灵活多变的光刻手段。从上文中可以看出，小型台式无掩膜光刻机MicroWriter ML3可以帮助用户快速实现各类逻辑结构的开发，助力微电子相关领域的研究。鉴于1套小型台式无掩膜光刻机ML3系统的优良性能和高成果产出，课题组相关研究团队继续紧追热点，把握时机再添置一套英国DMO公司新款小型台式无掩膜光刻机-ML3 Pro+0.4 μm专业版系统，力争更优的器件性能，图中所示是目前已交付正常使用的全新版系统。希望能够助力研究团队取得重要进展！