我们国家的科学家们突破了技术瓶颈，开发了飞秒级极快电子源

IT 世家 7 月 4 据日报报道，由于光场诱导的自由电荷加速，基于金属针的激光驱动电子源一般受能量扩散和脉冲宽度折中的限制，这使得它超越了目前最先进的技术，极具挑战性。

国家纳米科学中心、上海交通大学、国防科技大学、南京大学等机构成功开发了一种基于碳纳米管的新型极快电子源。它发出的电子束能量异常集中，时间极短，可以实现 0.3 电子伏特（eV）能量展宽和 13 飞秒（fs）电子脉冲（1 飞秒 = 千万亿分之一秒)。

这一成果突破了传统技术的瓶颈，为构建具有飞秒时间分辨率和原子级空间分辨率的快速电子显微镜奠定了基础。 7 月 2 每天发表在《自然》中・材料》上（IT 世家附 DOI:10.1038/s41563-025-02279-7）。

研究人员提出了一种基于一维碳纳米管的新型延迟发射机制。正在使用 7 fs 在激光脉冲直射碳纳米管的实验中，观察到激光脉冲结束后电子的发射延迟了几十秒，成功避免了光场直接加速的影响。

▲ 7 纯色发射由飞秒激光驱动

这种延迟发射导致约定 0.3eV 能量扩散和能量扩散明显下降 13fs 电子脉冲宽度。根据含时密度泛函理论，发现延迟发射是由集体震荡和电子电子引起的。 - 相互作用驱动的电子。

▲ 电子信号在发射尖端取样

“更为重要的是，我们发现并利用了碳纳米管特有的‘延迟发射’机制。模拟研究发现，激光照射后，碳纳米管尖端电子会先发生集体“震荡”，并且由于电子之间的相互作用，它们不会立即发射，而是稍后发射。“国家纳米科学中心研究员李驰说，这个过程就像蓄气后精确发射一样，显著降低了激光强场直接加速导致能量分散的问题。

▲ 测量放电时间

戴庆表示，这项研究将有助于科学家“看清”超薄材料中粒子的瞬间变化，加快新材料和纳米设备的研发。

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