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碳納米管：一種具有窄帶光學(xué)頻率的超快發(fā)射器

發(fā)布時(shí)間：2018-01-17點(diǎn)擊數(shù)：4755次

　　加州理工學(xué)院諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Ahmed Zeweil教授率先推出的超快電子顯微鏡（UEM），或更廣泛地稱為4D電子顯微鏡，這種顯微鏡提供了一種前所未有的超高速物理和化學(xué)過程研究手段，對(duì)于深入理解光學(xué)，電子學(xué)，凝聚態(tài)物理學(xué)，化學(xué)，生物學(xué)和表面科學(xué)的各種基本過程至關(guān)重要。


　　如果空間和時(shí)間分辨率同時(shí)達(dá)到具有挑戰(zhàn)性的埃和阿秒級(jí)，這種4D電子顯微鏡被廣泛認(rèn)為是一種革命性的傳統(tǒng)表征技術(shù)。


　　這需要兩個(gè)尚待實(shí)現(xiàn)的來自探測(cè)電子束的特性。在折中的窄帶能量分布的情況下，目前最先進(jìn)的UEM采用光驅(qū)動(dòng)源，這種光源能夠提供簡(jiǎn)單但相對(duì)較差的時(shí)間分辨率。

　　在近期發(fā)表在“Advanced Materials”（“碳納米管作為超短發(fā)射體，光學(xué)頻率窄能量擴(kuò)散”）的研究成果中，來自中國(guó)國(guó)家納米科學(xué)中心的戴慶教授和他的研究小組，北京大學(xué)和阿爾托大學(xué)的Zhipei Sun教授已經(jīng)成功地證明了在實(shí)現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的超快光電子發(fā)射方面的令人振奮的發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)能夠比光子驅(qū)動(dòng)的同類產(chǎn)品以更高的相位同步。 

　　使用碳納米管（CNT），已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了第一次能量傳播低至0.25eV。這種領(lǐng)先的性能已經(jīng)通過迄今為止最短光學(xué)波長(zhǎng)激發(fā)的光學(xué)子周期電子隧道實(shí)現(xiàn)，只有通過團(tuán)隊(duì)在納米工程領(lǐng)域的獨(dú)特專長(zhǎng)，特別是其獨(dú)特的CNT表面結(jié)構(gòu)，才有可能實(shí)現(xiàn)這一領(lǐng)先的性能。這些納米表面提供了高場(chǎng)增強(qiáng)和高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，作為顯微鏡和光譜學(xué)中的新一代超快電子源具有很大的潛力。

　　　　
　　戴慶教授評(píng)論說： “我們的結(jié)果在科學(xué)和技術(shù)上對(duì)下一代的阿秒科學(xué)和光波電子學(xué)研究具有重要的意義。
這項(xiàng)研究是自組裝納米結(jié)構(gòu)在場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的超快光電發(fā)射方面首次展示。所使用的CNT使得能夠產(chǎn)生高度連貫的，低能量擴(kuò)散的電子源，其相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中最先進(jìn)的光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的超快速電子源提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且相對(duì)當(dāng)前光子驅(qū)動(dòng)源提高兩倍。

　　該小組將他們?cè)谠映叨壬喜倏v材料的技能結(jié)合起來，這使得他們第一次在波長(zhǎng)只有410納米波長(zhǎng)處進(jìn)行光電發(fā)射；410nm波長(zhǎng)是一個(gè)易于使用且相對(duì)便宜的光學(xué)窗口，該波長(zhǎng)還沒有被傳統(tǒng)的金屬微結(jié)構(gòu)所利用。 

　　該論文的作者們相信，在更短的泵浦波長(zhǎng)下的場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的光電發(fā)射可能在不久的將來就會(huì)實(shí)現(xiàn)，他們相信這將重塑我們對(duì)強(qiáng)場(chǎng)物理的理解，并可能為全新類型的電子發(fā)射系統(tǒng)帶來光明。

來源：國(guó)家納米科技中心

https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=49027.php文章出處


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