近日，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心盛志高研究組、斯坦福大學沈志勛研究組、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、南京大學、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所等單位密切合作，以復雜氧化物的多重量子玻璃態(tài)為對象，利用高分辨的近場微波阻抗顯微鏡（near-field microwave impedance microscopy），首次對玻璃態(tài)的動態(tài)行為進行了直接觀測。科研人員通過時間、磁場、溫度等參量變化，實現(xiàn)了對玻璃態(tài)的凍結、再入以及相轉換的清晰表征，獲得了其相關規(guī)律，為該體系的機理探索與未來器件應用提供了基礎。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領域的重要問題。復雜氧化物中的電子電荷、自旋、軌道、晶格等自由度相互競爭，使其呈現(xiàn)豐富多彩的物理性質（包括超導、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，對于復雜體系玻璃態(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，能從宏觀輸運等層面展示玻璃態(tài)的行為，但它們大多都是間接觀測，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，隨著電鏡顯微技術的發(fā)展，對玻璃態(tài)實空間直接觀測逐漸成為可能。

　　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，以過渡金屬錳氧化物薄膜為特征對象，充分發(fā)揮近場微波阻抗顯微鏡的優(yōu)勢，在不同溫度、不同磁場范圍、不同弛豫時間等條件下直接觀測復雜體系中的玻璃態(tài)及其動態(tài)行為，獲得了玻璃態(tài)隨時間、溫度、磁場變化的規(guī)律。該研究在國際上首次報道使用微波阻抗顯微鏡方法系統(tǒng)解析了復雜氧化物中玻璃態(tài)的動態(tài)行為，對材料中玻璃態(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、電鏡測量、擬合分析是由幾個國家、多個課題組成員合作完成的。斯坦福大學Kundhikanjana博士和中科院合肥研究院強磁場中心研究員盛志高為該文的共同第一作者。該項研究的國內部分獲得了中組部青年千人計劃、自然科學基金以及中科院合肥大科學中心項目等的支持。

微波阻抗顯微鏡測量模式、復雜氧化物薄膜中玻璃態(tài)實空間圖像及分析