量子与Sharvin收缩区的稳定性

此前，作者通过力学扰动研究报道了原子尺度金收缩区中通道饱和与电导量子化的直接证据，并指出电导直方图中的峰值不足以评估其力学稳定性 [Armstrong et al., Phys. Rev. B 82, 195416 (2010)]。在本研究中，我们对跨越量子电导区到半经典（Sharvin）电导区的金收缩区进行了力学探测，以皮米级分辨率测量施加的力和形变，并同步测量电导。虽然已知收缩区尺寸间的重构是通过看似随机的离散原子位移发生的，但结果揭示了一个显著的简单性——离散原子位移的大小仅限于一组与金中基本滑移距离（而非金-金原子间距）相对应的少量数值。结合对收缩区弹性常数的测量，结果揭示了随着接触直径增大，形变模式发生的两个基本转变：首先，在直径与先前预测非常吻合 [Sorensen et al., Phys. Rev. B 57, 3283 (1998)] 处，从均匀剪切转变为缺陷介导的形变；其次，发现了另一个标志着从表面主导形变转变为体主导形变的转变点。当收缩区尺寸接近电子的费米波长时，观察到显著的模量增强效应，在单原子收缩区的极限情况下，其模量至少是块体金的两倍。这些结果为理解这些收缩区的稳定性提供了原子层面的洞见，并描绘了从单原子接触开始的形变模式演化轨迹。