科研人員近日取得了一項突破性的進展，成功研發(fā)出了一種全新的超快電子源技術，該技術有望極大地提升電子顯微鏡的性能。這項成果由上海交通大學與國家納米科學中心等多個單位的專家聯(lián)手完成，相關研究成果已在《自然·材料》雜志上發(fā)表。
在電子顯微鏡領域，要實現(xiàn)原子級別的超快變化觀測，一個至關重要的組件便是超快電子源。傳統(tǒng)上，這種電子源需要同時保證電子束能量的高度集中和電子脈沖時間的極短，然而，以往基于金屬尖端的電子源往往難以同時滿足這兩個高標準。
為了突破這一技術瓶頸，科研團隊創(chuàng)新性地采用了碳納米管作為新型超快電子源材料。他們利用僅有7飛秒的超短激光脈沖照射碳納米管尖端，成功激發(fā)了電子的發(fā)射。實驗結果顯示，這種新型電子源發(fā)射出的電子束能量極為集中，能量分散度低至0.3電子伏特，性能遠超傳統(tǒng)金屬源。
值得注意的是，科研人員在研究中還發(fā)現(xiàn)并利用了碳納米管特有的“延遲發(fā)射”機制。據研究揭示，當激光照射碳納米管尖端時，其上的電子會先發(fā)生集體振蕩，并非立即發(fā)射，而是稍后才因電子間的相互作用而發(fā)射出來。這一機制如同蓄力后的精準發(fā)射，有效減少了激光強場直接加速導致的能量分散問題。
這一創(chuàng)新成果不僅突破了傳統(tǒng)技術的限制，更為構建具備飛秒級時間分辨和原子級空間分辨的超快電子顯微鏡奠定了堅實的基礎。未來，這項技術有望助力科學家更清晰地觀測超薄材料中粒子的瞬時變化，從而加速新材料與納米器件的研發(fā)進程。
