[资讯]碳纳米管：一种具有窄带光学频率的超快发射器

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加州理工学院诺贝尔奖获得者Ahmed Zeweil教授率先推出的超快电子显微镜（UEM）或更广泛地称为4D电子显微镜，这种显微镜提供了一种前所未有的超高速物理和化学过程研究手段，对于深入理解光学、电子学、凝聚态物理学、化学、生物学和表面科学的各种基本过程至关重要。

如果空间和时间分辨率同时达到具有挑战性的埃和阿秒级，这种4D电子显微镜被广泛认为是一种革命性的传统表征技术。

这需要两个尚待实现的来自探测电子束的特性。在折中的窄带能量分布的情况下，当前最先进的UEM使用光驱动源，能够提供了简单但相对较差的时间分辨率。

在近期发表在“Advanced Materials”论文（“Carbon Nanotubes as an Ultrafast Emitter with a Narrow Energy Spread at Optical Frequency”）的研究成果中，来自中国国家纳米科学中心的Qing Dai教授和他的研究小组，北京大学和阿尔托大学的Zhipei Sun教授已经成功地证明了在实现场驱动的超快光电子发射方面的令人振奋的发现，该系统能够比光子驱动的同类产品以更高的相位同步。

使用碳纳米管（CNT）实现该研究成果，碳纳米管的能量散布低至0.25eV。这种领先的性能已经通过迄今为止最短的光学波长激发的光学次周期电子隧道实现，只有通过团队在纳米工程领域的独特专长，特别是该团队独特的CNT表面结构构建，才有可能实现这一领先的性能。

这些纳米表面提供了高的场增强和高的结构稳定性，在作为显微镜和光谱学的新一代超快电子源等应用中具有很大的前景。

Qing Dai教授评论说：“我们的结果在科学和技术上对下一代的阿秒科学和光波电子学研究具有重要的意义。

这项研究是自组装纳米结构在场驱动超快光电发射上的首次实验。所使用的CNT使得能够产生高度连贯的，低能量扩散的电子源，其相对于现有技术中最先进的光场驱动的超快速电子源提高至少一个数量级，并且相对当前光子驱动源提高两倍。

该小组将他们在原子尺度上的材料操纵技能结合起来，这使得他们第一次在波长只有410纳米波长处进行光电发射；410nm波长是一个易于使用且相对便宜的光学窗口，该波长还没有被传统的金属微结构所利用。

该论文的作者们相信，在更短的泵浦波长下的场驱动的光电发射可能在不久的将来就会实现，他们相信这将重塑我们对强场物理的理解，并可能为全新类型的电子发射系统带来光明。