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据外媒报道，美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室的科学家们发现，金纳米粒子在接近石墨烯边缘时表现异常。 这可能对新传感器和量子设备的开发产生重大影响。

这一发现是通过阿贡国家实验室纳米材料中心 (CNM) 新建立的超快电子显微镜 (UEM) 实现的，该中心是美国能源部科学用户设施办公室。 超快电子显微镜能够在小于万亿分之一秒的时间尺度内对纳米级现象进行可视化和研究。 这一发现可能会在等离子体激元学的发展领域引起轰动，该领域涉及光撞击材料表面并触发电子波，称为等离子体激元场。

多年来，科学家们一直致力于开发具有广泛应用的等离子设备——从量子信息处理到光电子学（结合基于光和电子的组件）再到生物学和医学传感器。 为此，他们将原子厚度的二维材料（例如石墨烯）与纳米级金属颗粒结合在一起。 了解这两种不同类型材料的综合等离子体行为需要准确了解它们是如何耦合的。

在阿贡国家实验室最近的一项研究中，研究人员使用超快电子显微镜直接观察金纳米粒子与石墨烯之间的耦合。

“表面质子是纳米粒子表面或纳米粒子与另一种材料之间界面上的电子光诱导振荡，”阿贡国家实验室的纳米科学家 Haihua Liu 说。 “当我们将光照射到纳米粒子上时，它会产生一个短暂的等离子体场。当两者重叠时，我们的 UEM 中的脉冲电子与这个短暂的场相互作用，电子要么获得能量电子仪器，要么失去能量。然后我们收集那些带有能量过滤器的电子获得能量来绘制纳米粒子周围的等离子场分布图。”

在研究金纳米颗粒时，研究人员注意到了一个不寻常的现象。 当纳米粒子靠近石墨烯平板时，等离子体场是对称的。 但是当纳米粒子靠近石墨烯边缘放置时，等离子体场在边缘区域附近变得更加集中。

刘海华说：“这是一种令人惊叹的新思考方式，可以让我们思考如何利用纳米级的光来操纵等离子场形式的电荷和其他现象。” “凭借超快的能力电子仪器，当我们调整不同的材料并观察它们的特性时，我们不知道会看到什么。”

整个实验过程，从刺激纳米粒子到检测等离子体场，发生在不到万亿分之一秒内。

CNM 主任 Ilke Arslan 说：“CNM 在容纳向用户开放的 UEM 方面是独一无二的，能够以纳米级空间分辨率和亚皮秒时间分辨率进行测量。能够在如此短的时间内完成这样的测量允许检查我们以前无法检测到的非平衡状态下的大量新现象。我们很高兴能为国际用户社区提供这种能力。”