近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心盛志高研究組、斯坦福大學(xué)沈志勛研究組、日本理化研究所川崎雅司研究組，與泰國蘇蘭拉工業(yè)大學(xué)、南京大學(xué)、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所等單位密切合作，以復(fù)雜氧化物的多重量子玻璃態(tài)為對(duì)象，利用高分辨的近場(chǎng)微波阻抗顯微鏡（near-field microwave impedance microscopy），首次對(duì)玻璃態(tài)的動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行了直接觀測(cè)。科研人員通過時(shí)間、磁場(chǎng)、溫度等參量變化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)玻璃態(tài)的凍結(jié)、再入以及相轉(zhuǎn)換的清晰表征，獲得了其相關(guān)規(guī)律，為該體系的機(jī)理探索與未來器件應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。該研究成果以Direct Imaging of Dynamic Glassy Behavior in a Strained Manganite Film 為題發(fā)表在物理學(xué)期刊Physical Review Letters(PRL 115, 265701 (2015))上。

　　玻璃態(tài)在材料中普遍存在，其行為一直以來是材料科學(xué)領(lǐng)域的重要問題。復(fù)雜氧化物中的電子電荷、自旋、軌道、晶格等自由度相互競(jìng)爭，使其呈現(xiàn)豐富多彩的物理性質(zhì)（包括超導(dǎo)、巨磁電阻、多鐵等）和電子基態(tài)。多種量子態(tài)共存的玻璃態(tài)就是其中的特征行為之一。目前，對(duì)于復(fù)雜體系玻璃態(tài)的研究主要有電阻弛豫、磁矩弛豫等方向。這些方法各有特色，能從宏觀輸運(yùn)等層面展示玻璃態(tài)的行為，但它們大多都是間接觀測(cè)，不能獲得多相共存玻璃態(tài)，尤其是微觀特征等的第一手信息。近年來，隨著電鏡顯微技術(shù)的發(fā)展，對(duì)玻璃態(tài)實(shí)空間直接觀測(cè)逐漸成為可能。

　　在該研究工作中，合作多方一起選擇材料中的玻璃態(tài)為研究目標(biāo)，以過渡金屬錳氧化物薄膜為特征對(duì)象，充分發(fā)揮近場(chǎng)微波阻抗顯微鏡的優(yōu)勢(shì)，在不同溫度、不同磁場(chǎng)范圍、不同弛豫時(shí)間等條件下直接觀測(cè)復(fù)雜體系中的玻璃態(tài)及其動(dòng)態(tài)行為，獲得了玻璃態(tài)隨時(shí)間、溫度、磁場(chǎng)變化的規(guī)律。該研究在國際上首次報(bào)道使用微波阻抗顯微鏡方法系統(tǒng)解析了復(fù)雜氧化物中玻璃態(tài)的動(dòng)態(tài)行為，對(duì)材料中玻璃態(tài)的研究提供了一條新的途徑和思路。

　　該研究成果的樣品生長、電鏡測(cè)量、擬合分析是由幾個(gè)國家、多個(gè)課題組成員合作完成的。斯坦福大學(xué)Kundhikanjana博士和中科院合肥研究院強(qiáng)磁場(chǎng)中心研究員盛志高為該文的共同第一作者。該項(xiàng)研究的國內(nèi)部分獲得了中組部青年千人計(jì)劃、自然科學(xué)基金以及中科院合肥大科學(xué)中心項(xiàng)目等的支持。

微波阻抗顯微鏡測(cè)量模式、復(fù)雜氧化物薄膜中玻璃態(tài)實(shí)空間圖像及分析