Nature：皮米精度位移測(cè)量激光干涉儀助力聲子四極拓?fù)浣^緣體觀測(cè)

      電荷極化理論能夠描述中性玻色子系統(tǒng)的布洛赫能帶，它預(yù)言二維量子化的四極絕緣體具有帶隙、拓?fù)涞囊痪S邊緣模式。蘇黎世邦理工大學(xué)的Sebastian Huber教授課題組巧妙地利用一種機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)來(lái)模擬二維的拓?fù)浣^緣體，首次在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到了聲子四極拓?fù)浣^緣體。這一具有重要意義的結(jié)果第一時(shí)間被刊登在nature上。研究人員通過(guò)測(cè)試一種機(jī)械超材料的體、邊緣和拐角的物理屬性，發(fā)現(xiàn)了理論預(yù)言的帶隙邊緣和隙內(nèi)拐角態(tài)。這為實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)高維度的拓?fù)涑牧系於酥匾?

圖1：實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

（圖片來(lái)源：doi:10.1038/nature25156）

      值得指出的是，Sebastian Huber教授利用細(xì)金屬絲將100片硅片組成一個(gè)10cmX10cm的平面，以此來(lái)模式二維拓?fù)浣^緣體（如圖1所示）。關(guān)鍵點(diǎn)是，當(dāng)硅晶片被超聲激勵(lì)時(shí)，只有中心點(diǎn)有振動(dòng)；其他角盡管連接在一起仍然保持靜止。這種行為類似于二維拓?fù)浣^緣體的帶隙邊緣和隙內(nèi)拐角態(tài)的電子行為。而如何探測(cè)硅晶片的微小振動(dòng)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，Sebastian Huber教授利用德國(guó)attocube system AG公司的IDS3010皮米精度激光干涉儀（如圖2所示）來(lái)測(cè)量硅晶片不同位置的微小振動(dòng)變化，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的不確定度達(dá)到5pm的精度，測(cè)量統(tǒng)計(jì)誤差達(dá)到10pm，最后在通過(guò)超聲激勵(lì)后測(cè)得硅晶片的中心位置的振動(dòng)位移為11.2pm，通過(guò)傅里葉變換之后在73.6KHz（如圖3所示）。通過(guò)attocube皮米精度激光干涉儀IDS3010成功實(shí)現(xiàn)聲子四極拓?fù)浣^緣體的首次觀測(cè)。

圖2：皮米精度位移測(cè)量激光干涉儀IDS3010

圖3：測(cè)量系統(tǒng)示意圖和經(jīng)過(guò)傅里葉頻率變換的測(cè)量結(jié)果

（圖片來(lái)源：doi:10.1038/nature25156）

      IDS3010皮米精度位移測(cè)量激光干涉儀體積小、測(cè)量精度高，分辨率高達(dá)1 pm，適合集成到工業(yè)應(yīng)用與同步輻射應(yīng)用中，包括閉環(huán)位移反饋系統(tǒng)搭建、振動(dòng)測(cè)量、軸承誤差測(cè)量等。同時(shí)也得到了國(guó)內(nèi)外眾多低溫、超導(dǎo)、真空等領(lǐng)域科研用戶的認(rèn)可和肯定。