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2025年4月25日14:00，化工儀器網(wǎng)特聯(lián)合賽默飛世[詳細(xì)]
我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)世界首例光陰極量子材料 或?qū)⒅貑⒐怅帢O技術(shù)領(lǐng)域
2023年03月11日 09:00:06
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4895
西湖大學(xué)理學(xué)院何睿華課題組連同研究合作者,，在一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室中“常見(jiàn)”的量子材料“鈦酸鍶(SrTiO3)”上實(shí)現(xiàn)了突破,。他們發(fā)現(xiàn)了世界首例具有本征相干性的光陰極量子材料，其性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的光陰極材料,，且無(wú)法為現(xiàn)有理論所解釋,，為光陰極研發(fā)、應(yīng)用與基礎(chǔ)理論發(fā)展打開(kāi)了新的天地,。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】光陰極材料,，即利用光電效應(yīng)將光子轉(zhuǎn)化為電子的材料，是許多依賴于光檢測(cè)或電子束生成的現(xiàn)代技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)與核心元件,，包括粒子加速器,、自由電子激光、超快電鏡,、高分辨電子譜儀等尖端科技裝置等,。
然而，傳統(tǒng)的光陰極材料存在固有的性能缺陷——它們所發(fā)射的電子束“相干性”太差,，也就是電子束的發(fā)射角太大,，其中的電子運(yùn)動(dòng)速度不均一。這樣的“初始“電子束要想滿足尖端科技應(yīng)用的要求,，必須依賴一系列材料工藝和電氣工程技術(shù)來(lái)增強(qiáng)它的相干性,，而這些特殊工藝和輔助技術(shù)的引入極大地增加了“電子槍“系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了建造要求和成本,。
盡管基于光陰極的電子槍技術(shù)最近幾十年來(lái)有了長(zhǎng)足的發(fā)展,，它已漸漸無(wú)法跟上相關(guān)科技應(yīng)用發(fā)展的步伐。許多前述尖端科技的升級(jí)換代呼喚初始電子束相干性在數(shù)量級(jí)上的提升,，而這已經(jīng)不是一般的光陰極性能優(yōu)化所能實(shí)現(xiàn)的了,，只能寄望于在材料和理論層面上的源頭創(chuàng)新。
西湖大學(xué)理學(xué)院何睿華課題組連同研究合作者,，在一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室中“常見(jiàn)”的量子材料“鈦酸鍶(SrTiO3)”上實(shí)現(xiàn)了突破,。他們發(fā)現(xiàn)了世界首例具有本征相干性的光陰極量子材料,，其性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的光陰極材料，且無(wú)法為現(xiàn)有理論所解釋,，為光陰極研發(fā),、應(yīng)用與基礎(chǔ)理論發(fā)展打開(kāi)了新的天地。
此前,，以鈦酸鍶為首的氧化物量子材料研究,，主要是將這些材料當(dāng)作硅基半導(dǎo)體的潛在替代材料來(lái)研究，但何睿華團(tuán)隊(duì)卻通過(guò)一種強(qiáng)大的,、但很少被應(yīng)用于光陰極研究的實(shí)驗(yàn)手段：角分辨光電子能譜技術(shù),，出乎意料地捕捉到這些熟悉的材料竟然同樣承載著觸發(fā)新奇光電效應(yīng)的能力——它有著遠(yuǎn)超于現(xiàn)有光陰極材料的光陰極關(guān)鍵性能：相干性，且無(wú)法為現(xiàn)有光電發(fā)射理論所解釋,。
《自然》論文匿名審稿人指出：“這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致光陰極技術(shù)發(fā)生范式轉(zhuǎn)變,，該技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)一直受困于(電子槍)電子束不能同時(shí)具有高相干性和高束流強(qiáng)度的矛盾，(這個(gè)矛盾的)根源就在于初始電子束的本征非相干性,。”
論文合作者,、西湖大學(xué)理學(xué)院研究員鄭昌喜認(rèn)為，合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的重要性“不在于往鈦酸鍶的神奇性質(zhì)列表增添了一個(gè)新的性質(zhì),，而在于這個(gè)性質(zhì)本身,，它可能重啟一個(gè)極其重要、被普遍認(rèn)為已發(fā)展成熟的光陰極技術(shù)領(lǐng)域,，改變?cè)S多早已根深蒂固的游戲規(guī)則“,。
相關(guān)論文“Anomalous intense coherent secondary photoemission from a perovskite oxide”于近日發(fā)表于國(guó)際期刊《自然》(Nature)。
參考資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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