碳原子改变位置/一束激光脉冲辐照二维石墨烯层,使碳原子改变位置

碳原子改变位置【石墨烯技术论坛】/一束激光脉冲辐照二维石墨烯层，使碳原...



碳原子改变位置【石墨烯技术论坛】/一束激光脉冲辐照二维石墨烯层，使碳原子改变位置 (图片来源： ChristianHackenberger) 与美国亚特兰大乔治亚州立大学纳米光学中心合作，马克斯 · 普朗克量子光学研究所阿托秒物理实验室和慕尼黑大学的科学家们模拟了碳原子层受



一束激光脉冲辐照二维石墨烯层，使碳原子改变位置

(图片来源：Christian Hackenberger)

与美国亚特兰大乔治亚州立大学纳米光学中心合作，马克斯·普朗克量子光学研究所阿托秒物理实验室和慕尼黑大学的科学家们模拟了碳原子层受强激光辐照的过程。

受到强激光脉冲的电子在超短的时间内改变它们的位置，即在几个阿秒(10-18秒)时间内。与美国亚特兰大乔治亚州立大学纳米光学中心合作，马克斯·普朗克量子光学研究所(MPQ)阿托秒物理实验室(LAP)和慕尼黑大学(LMU)的科学家们模拟了碳原子层与强激光相互作用的过程。这些模拟的目的是了解光和物质的微观交互作用。对背后物理过程更好的理解促进光波驱动电子器件的出现，光学器件在光频段运行，比目前最先进的技术快十万倍。具有优异性能的石墨烯被认为非常适合于原型实验系统的样品。

越近地观察电子运动，我们就能更好地理解它们与光的交互作用。由于强场光和物质作用，许多出现在凝聚态物质的现象尚未完全被理解。因为背后的过程在飞秒和阿秒内发生，很难接近这个内部原子世界：飞秒是10-15秒，阿秒是飞秒的1/1000。应对这项挑战的实验方法正处于开发阶段。然而，利用数值模拟可以研究这些过程。

来自于LAP和乔治亚州立大学的科学家们已计算出石墨烯中电子与强激光冲击相互作用的过程。激光场激发电子并改变位置，使电荷密度分布发生变化。在这个过程中，极短的电子脉冲散射到探测器上。这些物质波的衍射图反映出石墨烯层内的电子密度分布受激光脉冲的影响已发生改变。

这些模拟揭示了价电子光激发和随后石墨烯层内部和碳原子间超快运动的复杂关系。价电子键合较弱并与邻近的原子共享。科学家们通过识别代表多种化学的微观体积研究它们的运动，并分析这些体积中的电荷。在激光脉冲时，存在明显的电荷再分配；同时，激光脉冲电磁场引起的电子位移很小，小于一皮米(10-12米)。除此之外，计算表明光致电流具有非均匀微观分布，在碳原子间的化学键流动。

这些模拟有助于新型超快电子衍射测量。“我们可能会发现新的现象，也许观察到的偏离了我们的预测，”项目负责人Vladislav Yakovlev指出。“但我们非常肯定一些基础物理现象正等待着被观察，具有挑战性但可行的原子尺度测量。”

    关注 石墨烯广场