我国团队研发出新型超快电子源

据7月3日消息，来自上海交通大学、国家纳米科学中心等单位的科研人员，成功研发出一种基于碳纳米管的新型超快电子源。相关成果已于7月2日发表在《自然·材料》上。具体情况如下：研发背景：超快电子显微镜是探索微观世界的核心工具，传统上，要制造能“看清”原子级别超快变化的显微镜，需要超快电子源这一关键部件。但基于金属针尖的激光驱动电子源，通常受制于能量扩散和脉冲宽度之间的折中，难以兼顾高时间和空间分辨率，无法满足需求。研发成果：科研团队用直径仅2纳米的碳纳米管替代金属尖端，通过7飞秒超短激光脉冲驱动电子发射，获得了能量异常集中且时间极短的电子束，可实现0.3电子伏特能量展宽和13飞秒电子脉冲。作用机制：研究人员发现了碳纳米管特有的“延迟发射”机制。激光照射后，碳纳米管尖端的电子会先发生集体“振荡”，并因电子间的相互作用，并非立刻而是稍晚一点才发射出来，这显著减少了激光强场直接加速造成的能量分散问题。此外，碳纳米管尖端的管帽与真空形成双势垒结构，电子需穿越两道“关卡”才能发射，这种设计能筛选单一能级的电子，减少能量分散，还能利用共振隧穿效应提升发射效率。研究意义：这项成果突破了传统技术瓶颈，为构建具备飞秒级时间分辨和原子级空间分辨的超快电子显微镜奠定了基础，未来将助力科学家“看清”超薄材料中粒子的瞬时变化，加速新材料与纳米器件研发。