2024年7月19日，北京大学物理学院学术论坛（第四十讲）在物理学院思源多功能厅成功举办。德国雷根斯堡大学教授Franz J. Giessibl应邀作了题为“基于qPlus传感器的扫描探针显微技术”的学术报告。本次论坛由物理学院量子材料科学中心教授、轻元素先进材料研究中心主任江颖主持。本次讲座线下会议室参加60余人，通过蔻享学术平台观看直播的观众逾4500人次。

江颖主持

在本次报告中，Giessibl教授结合自身经历，展示了原子力显微镜（AFM）的发展过程和研究进展，体现了AFM强大的原子分辨能力和多种复杂物理环境的泛用性。报告的第一部分从扫描隧道显微镜（STM）出发，介绍了STM原子分辨的原理，进而阐述了AFM的研究动机、基本原理和发展历程，并讲解了AFM成像技术的一大难点是解决“突跳”（jump to contact）问题。

Giessibl教授作报告

报告的第二部分主要聚焦于qPlus原子力传感器的发明和qPlus-AFM的应用。目前，AFM可以达到比STM更高的空间分辨，这主要得益于qPlus传感器的高品质因数和机械稳定性，使得AFM可以探测到泡利排斥这类短程相互作用。Giessibl教授展示了首张运用非接触式原子力显微镜所获得的Si(111)-(7×7)表面的原子级图像，并进一步展示了qPlus-AFM可以测量皮牛级的针尖-样品相互作用力。Giessibl教授还详细介绍了如何基于qPlus-AFM技术校准针尖构型，以及如何针对吸附原子、金属原子团簇（铁、铜等），并五苯以及石墨等多种体系进行原子级成像和操纵，并阐释了其背后的理论机制。Giessibl教授同时还讨论了利用qPlus-AFM获取亚原子级超高分辨的可能性。最后，Giessibl教授介绍了运用qPlus-AFM发现量子围栏等人工原子中的新奇量子现象。

论坛现场

最后，Giessibl教授表达了对学生和青年学者的期许，希望他们能够在科学的道路上不断求索。在整个报告过程中，Giessibl教授多次强调跳出“舒适区”的重要性，鼓励青年科学家们要不断突破自我，在全新的科学领域勇敢探索。

江颖代表北京大学物理学院赠予纪念品

在本次论坛的总结致辞中，江颖对Franz J. Giessibl教授的精彩报告表示了衷心感谢，并代表北京大学物理学院赠予纪念品。

现场互动

报告结束后，与会师生围绕qPlus技术特点、qPlus-AFM能否达到单个自旋探测的灵敏度、AFM悬臂的高次谐波信号、费米面调控、量子围栏量子态探测等方面踊跃提问，Franz J. Giessibl一一给予详尽的解答。

报告人简介：

Franz J. Giessibl教授是国际著名的扫描探针显微学专家，他博士期间曾师从诺贝尔物理学奖和卡夫利奖获得者Gerd Binnig教授（扫描隧道显微镜和原子力显微镜发明者之一），目前是德国雷根斯堡大学实验与应用物理系的讲席教授、美国物理学会会士。Giessibl教授是非接触式原子力显微镜（noncontact-atomic force microscope, nc-AFM）领域的开创者，代表性成果包括：搭建了首台低温超高真空AFM系统；首次基于nc-AFM技术实现了硅表面的原子级成像；发明了qPlus型原子力传感器并获得了亚原子级的超高空间分辨；奠定了nc-AFM成像原理的理论基础等。Giessibl教授1998至2021年期间担任著名AFM制造商Nanosurf AG的董事会成员，其发明的qPlus型原子力传感器在世界范围被广泛应用于商用化和自主研发的AFM系统中。

Giessibl教授曾获得过多项奖项，其中包括1994年世界百大研发奖（R&D 100 Award）、2014年美国物理学会约瑟夫·吉时利测量科学进步奖（Joseph F. Keithley Award for Advances in Measurement Science）、2015年德国真空学会鲁道夫·雅克尔奖（Rudolf-Jaeckel Prize）、2016年美国前瞻学会费曼纳米科技奖（Feynman Prize in Nanotechnology）、2024年日本表面科学学会和IBM研究中心海因里希·罗雷尔奖章（Heinrich Rohrer Grand Medal），和2024年日本国立物质科学研究所奖（National Institute For Materials Science Award）等著名奖项。

北京大学物理学院学术论坛：

北京大学物理学院学术论坛创办于2020年9月，邀请国内外高校和研究机构高层次科技创新领军学者就物理学及相关领域的基础前沿探索、关键技术突破和热点问题等做学术演讲，旨在推进高质量学术交流，促进学科交叉融合和开拓新兴特色方向研究，培养具有科学精神、全球视野、创新能力、批判性思维的优秀青年人才。

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