Une équipe de scientifiques du Laboratoire national Ames du Département de l’énergie a mis au point un moyen de collecter des données d’imagerie térahertz sur des matériaux dans des conditions magnétiques et cryogéniques extrêmes. Ils ont accompli leur travail avec un nouveau microscope à sonde à balayage.
Ce microscope a été récemment développé au Ames Lab. L’équipe a utilisé le microscope térahertz à ultra basse température pour prendre des mesures sur les supraconducteurs et les semi-métaux topologiques. Ces matériaux ont été exposés à des champs magnétiques élevés et à des températures inférieures à l’hélium liquide (inférieures à 4,2 Kelvins ou -452 degrés Fahrenheit).
Selon Jigang Wang, scientifique au Ames Lab, professeur de physique et d’astronomie à l’Iowa State University et chef d’équipe, l’équipe améliore son microscope térahertz depuis sa première réalisation en 2019. « Nous avons amélioré la résolution en termes de l’espace, du temps et de l’énergie », a déclaré Wang. « Nous avons également amélioré simultanément le fonctionnement à des températures très basses et à des champs magnétiques élevés. »
Pour étendre les capacités de leur microscope térahertz à fonctionner dans des environnements cryogéniques et magnétiques extrêmes, Wang a expliqué que son équipe avait développé un insert de microscopie personnalisé pour un cryostat. Un cryostat est un appareil utilisé pour maintenir des températures extrêmement froides. Cet insert a été conçu spécifiquement pour être utilisé avec le microscope térahertz cryogénique.
Les nouvelles capacités du microscope ont permis à l’équipe d’examiner les supraconducteurs et les semi-métaux topologiques, qui fonctionnent tous deux à ces basses températures. Ces matériaux peuvent également déplacer l’électricité avec une perte d’énergie presque nulle et sont importants pour faire progresser la technologie informatique quantique.
Sur la base de leurs recherches jusqu’à présent, Wang a déclaré que le microscope pourrait conduire au développement de nouveaux matériaux améliorés pour des dispositifs quantiques hautement cohérents et à une meilleure compréhension des matériaux supraconducteurs et topologiques.
Cette recherche est discutée plus en détail dans l’article « A sub-2 Kelvin Cryogenic Magneto-Terahertz Scattering-type Scanning Near-Field Optical Microscope (cm-THz-sSNOM) », publié dans Examen des instruments scientifiques.
Plus d’information:
RHJ Kim et al, Un microscope optique à champ proche à balayage magnéto-térahertz cryogénique sous-2 Kelvin (cm-THz-sSNOM), Examen des instruments scientifiques (2023). DOI : 10.1063/5.0130680