2022年2月，中國(guó)科學(xué)院空天信息研究院（廣州園區(qū)）-廣東大灣區(qū)空天信息研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“大灣區(qū)研究院”）成功研制出太赫茲掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于原子級(jí)（埃級(jí)）的空間分辨率和優(yōu)于500飛秒的時(shí)間分辨率，為國(guó)內(nèi)首套自主研制的太赫茲掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)。
掃描隧道顯微鏡（STM）是一種用于觀察和定位單個(gè)原子的掃描探針顯微工具。通過(guò)原子尺度的針尖，在不到一個(gè)納米的高度上，對(duì)不同樣品進(jìn)行超高精度掃描成像。STM在低溫下可以利用探針尖端精確操縱單個(gè)分子或原子，不僅是重要的微納尺度測(cè)量工具，也是頗具潛力的微納加工工具，在原子級(jí)掃描、材料表面探傷及修補(bǔ)、引導(dǎo)微觀化學(xué)反應(yīng)、控制原子排列等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的電學(xué)調(diào)制速率限制了STM在更高時(shí)間分辨率的觀測(cè)（一般具有微秒量級(jí)的時(shí)間分辨率）。2013年，加拿大阿爾伯塔大學(xué)Frank Hegmann教授，首次將太赫茲脈沖和STM結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了亞皮秒時(shí)間分辨和納米空間分辨，隨后德國(guó)、美國(guó)等著名科研團(tuán)隊(duì)紛紛開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究。但我國(guó)在該領(lǐng)域的研究一直處于空白。
大灣區(qū)研究院太赫茲研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)近12個(gè)月，突破了太赫茲與掃描隧道針尖耦合、太赫茲脈沖相位調(diào)制等核心關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)太赫茲掃描隧道顯微鏡（THz-STM），具有埃級(jí)空間分辨率和亞皮秒時(shí)間分辨率（提升100萬(wàn)倍以上），可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高時(shí)間和空間分辨下的精密檢測(cè)（飛秒-埃級(jí)），為進(jìn)一步揭示微納尺度下電子的超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段，可用于新型量子材料、微納光電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、超快化學(xué)等諸多領(lǐng)域，有望取得具有重要國(guó)際影響力的原創(chuàng)性科研成果。
THz-STM系統(tǒng)
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委太赫茲基礎(chǔ)科學(xué)中心、廣東省科技廳、廣州市、黃埔開(kāi)發(fā)區(qū)等相關(guān)項(xiàng)目的資助。
