学术背景 在极端条件下（如高压、高温）研究材料的行为是凝聚态物理和材料科学中的重要课题。激光冲击技术能够在纳秒时间尺度上对材料施加极高的压力，而X射线衍射技术则可以在飞秒时间尺度上捕捉材料的结构变化。然而，在这些动态压缩实验中，温度的测量一直是一个难题。传统的测温技术（如热辐射测量）在如此短的时间尺度和小尺度目标上难以实现。因此，开发一种能够在单次实验中精确测量动态压缩材料温度的方法具有重要意义。 本文的研究团队利用X射线自由电子激光（X-ray Free-Electron Laser, XFEL）和激光冲击技术，提出了一种基于X射线热漫散射（Thermal Diffuse Scattering, TDS）强度的温度测量方法。该方法通过测量铜箔在激光冲击下的X射线热漫散射强度，推导出材料的温...

学术背景 近年来，结构化光（structured light）在模拟高能物理、宇宙学、磁性材料和超流体中的拓扑斯格明子（skyrmion）纹理方面展现了巨大的潜力。斯格明子是一种非奇异、局域的拓扑结构，最初在核物理中被提出，后来在超流体、磁性材料和玻色-爱因斯坦凝聚态（Bose-Einstein condensates）中得到了广泛研究。尽管光学斯格明子在数据编码和存储方面具有潜在应用，但关于其拓扑结构向物质转移和存储的研究却非常有限。本文旨在解决这一问题，通过实验展示如何将激光束中的斯格明子拓扑高保真地映射到冷原子气体中，并在新的非传播形式下进行检测。 论文来源 本文由Chirantan Mitra、Chetan Sriram Madasu、Lucas Gabardos、Chang Chi...

学术背景 锗（Germanium, Ge）作为第四族元素之一，在基础科学和技术应用中具有重要意义。其亚稳态多晶型体（metastable polymorphs）因其独特的纳米结构和优异的电子、光学特性而备受关注。然而，锗在高压条件下的相变机制及其亚稳态多晶型体的形成过程仍不明确，尤其是通过动力学路径控制其纳米结构的合成方法尚未得到深入研究。本研究旨在通过快速减压实验，揭示高压β-Sn相锗在减压过程中形成不同纳米结构亚稳态多晶型体的机制，并探讨其相变动力学路径。 论文来源 本论文由Mei Li、Xuqiang Liu、Sheng Jiang等学者共同完成，作者来自中国北京高压科学与技术先进研究中心（Center for High Pressure Science and Technology ...

学术背景 在极端条件下研究材料的物理性质是凝聚态物理的重要方向之一。超强磁场（超过100特斯拉）能够显著改变材料中电子的行为，例如通过塞曼效应（Zeeman effect）和回旋运动（cyclotron motion）影响材料的电子结构和晶体结构。然而，超强磁场的产生和测量技术面临巨大的技术挑战，尤其是介电常数的测量。介电常数（dielectric constant, ε）是材料对外加电场的响应能力的重要参数，能够揭示材料内部的电荷分布和极化特性。在铁电材料中，介电常数的变化通常与晶体结构的不稳定性相关，尤其是在铁电相变（ferroelectric phase transition）附近。 然而，在超强磁场下测量介电常数的技术尚未成熟。由于超强磁场的持续时间极短（通常为几微秒），传统的测量方...

超快纳米光谱与成像技术的最新进展：基于探针显微镜的应用 研究背景 近年来，随着光学显微技术的飞速发展，科学家们对纳米尺度物理现象的理解取得了显著进步。然而，传统的远场光学显微技术受限于光学衍射极限，难以实现亚波长级别的空间分辨率。与此同时，量子材料、二维材料（2D Materials）、有机分子材料等新型材料的研究需求日益增加，这些材料中的光-物质相互作用往往发生在极短的时间尺度（飞秒至纳秒）和极小的空间尺度（纳米至埃级别）。因此，开发能够同时提供高空间分辨率和高时间分辨率的显微技术成为科学研究的关键。 为了突破传统光学显微技术的限制，扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy, SPM）逐渐崭露头角。特别是结合超快光学技术的SPM方法，如超快散射型近场光学显微镜（U...