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斥資30億！重慶大學首個大科學裝置表現出色，今日Nature Nanotechnology！

成果介紹

范德華(vdW)材料的堆疊工程是量子器件中控制拓撲電子相位的有效方法。將原子嵌入到vdW材料中，可以在原子尺度上調節堆疊結構。

重慶大學酈盟、唐文新，東京大學Ryota Akiyama，墨爾本大學Jefferson Zhe Liu等人利用原位像差校正低能電子顯微鏡結合理論建模，報道了Li嵌入到SiC(0001)上的拓撲石墨烯/緩沖層中，驅動與堆疊順序變化相關的動態拓撲疇壁(TDW)運動。

作者觀察到順序和選擇性的Li嵌入，從拓撲交叉點(AA堆疊)開始，然后有選擇地擴展到AB堆疊域。Li的嵌入局部改變了疇的堆疊順序為AA，進而改變了鄰近的TDW堆疊順序，連續的嵌入驅動了整個拓撲結構網絡的演化。

該工作揭示了受堆疊拓撲保護的移動TDWs，為通過原子嵌入控制堆疊結構奠定了基礎。這些發現為實現嵌入驅動的vdW電子器件開辟了新的途徑。

相關工作以Dynamic topological domain walls driven by lithium intercalation in graphene為題在Nature Nanotechnology上發表論文。

圖文介紹

圖1. 在SiC(0001)上外延生長的原始石墨烯中的堆疊疇

圖2. Li嵌入與脫嵌的動態觀察

圖3. 石墨烯/緩沖層間的疇選擇性Li嵌入

圖4. Li嵌入后拓撲缺陷的動態演化

圖5. 從原子水平理解堆疊結構轉變與TDWs演化

在這項工作中，作者使用原位像差校正低能電子顯微鏡，報告了在SiC(0001)基底上的石墨烯/緩沖層中嵌入Li后令人驚訝的復雜拓撲結構演變的證據。DFT和分子動力學模擬提供了關于Li嵌入后從AB到AA的堆疊順序轉變以及由此導致的TDWs堆疊順序變化的分子見解。

這些TDWs的特性可以通過在納米尺度上操縱它們來實現潛在的應用，如非易失性堆疊相存儲器、手性邊緣計算設備和二維磁性設備等。同時，該發現有助于理解Li嵌入動力學和石墨電池電極中由此產生的電荷行為。

重慶大學首個大科學裝置

據報道，該文采用原位超高真空(UHV)像差校正低能電子顯微鏡(LEEM)，以高空間分辨率實時直接成像在SiC(0001)上的外延石墨烯中Li嵌入和脫嵌過程。LEEM測量是在重慶大學使用多電子源的像差校正LEEM進行的，其成像空間分辨率低于2 nm。

據重慶大學官網介紹，超瞬態裝置實驗室（Chongqing University -Laboratory for Ultrafast Transient Facility，英文簡稱“LUTF”，中文簡稱“超瞬態實驗室”）,是重慶大學根據超瞬態實驗裝置預研建設等工作需要，于2022年1月調整成立的實體化科研機構，主要負責超瞬態實驗裝置預研關鍵技術研發、預研工程建設和組織管理運行等工作。

實驗室下設研究中心和管理服務中心。研究中心包括電子顯微鏡、加速器、儲存環、束線站等多個研究部，是承擔裝置關鍵核心技術研發的重要載體；管理服務中心包括綜合事務部、建設管理部、科研事業部，負責大科學裝置培育建設日常管理和具體協調工作。超瞬態裝置實驗室主任為唐文新教授。

認識一下，超瞬態實驗裝置！據重慶日報、重慶市人民政府發布，該裝置由重慶大學牽頭建設，是重慶首個大科學裝置，也是國際上首次提出兩種探針相互耦合的大科學裝置。

文獻信息

Dynamic topological domain walls driven by lithium intercalation in graphene，Nature Nanotechnology，2023.

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01463-7

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