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客户成果 | 原子尺度“调控电子赛道”，标度量子STM撑起量子研究新高度
发布时间：
2026/03/05
在我们看不见的原子世界里，电子就像在赛道上奔跑的运动员，而“平带”则是一条几乎没有坡度的跑道：电子一旦慢下来，相互作用就会被极大放大，从而可能孕育出全新的量子现象。长期以来，物理学家一直希望不仅能够制造出具有平带特征的材料，还能精确调节这条“赛道”的高度和位置，让电子在理想的能量区域内聚集和相互作用。
最近，国内研究团队在一种被称为二维K₃P晶格材料中取得重要进展：他们不仅确认该体系天然形成具有特殊几何结构的平带电子态，还首次直接观测到三条明显的平带共振特征，并揭示了这些平带具有显著的各向异性特征。更重要的是，研究发现材料内部天然存在的带电“缺陷”并非简单的杂质，而是能够在局域区域内形成电势场，从而主动调节平带能量的位置。
这项工作最近被发表在Nature期刊旗下Communications Physics（Communications Physics 9, 77 （2026）.
关键突破：看见平带，更能“重塑”平带
当探针靠近带电缺陷时，平带相关的电子态会发生可测量的能量偏移，呈现出清晰的径向变化；当多个带电缺陷同时存在时，电子能带的变化甚至在空间上形成类似“等势线”的结构轮廓。这意味着研究者不仅观察到了平带本身，还看见了平带如何在原子尺度上被电荷重新塑造，从而为未来在量子材料中实现“可编程能带调控”提供了实验范式，并为量子多态存储提供了一种新思路。然而，这种纳米尺度、极其微弱的能量变化的信号，在任何微小的振动或温度漂移下都可能被淹没。
幕后功臣：国产仪器打破“卡脖子”，精准捕捉原子级信号
在完成此项发现的过程中，研究者所用的关键测量核心设备是北京天工标度量子提供的的扫描探针显微镜系统。这套系统具备原子级空间分辨率和极高能量分辨率，能够在极低漂移条件下持续进行大面积谱学量测，可以实现逐点记录电子态随空间和能量变化的细节，最终重建出带电缺陷周围平带弯曲与等势线演化的完整图像。
北京天工标度量子所提供的这套扫描探针显微镜系统所具备的高度稳定和精准测量性能使得这些原子尺度的电势变化被清晰地表征出来；它不仅让科学家真正“看见”平带如何被调控，更为未来在原子尺度上工程化设计和操控量子材料奠定了坚实的实验基础。
值得指出的是，本研究不仅是量子材料科学的新进展，也体现了国产高端精密仪器在支撑原创基础研究中的核心价值。所用国产扫描探针显微镜系统在核心性能指标上实现了对进口设备的全面对标与突破。在高稳定性振动控制、长时间低漂移运行以及高精度锁相谱学测量等方面，已能够满足前沿量子材料研究的苛刻需求。这不仅为该项基础研究提供了不可或缺的技术支撑，也标志着我国在原子级精密测量装备领域迈出了重要一步。
在高端科研仪器长期依赖进口的背景下，这类国产高端扫描探针显微镜的成熟应用，不仅降低了科研成本与供应链风险，更增强了关键科学装置的自主可控能力。
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