石墨烯中的電子

多年以來，該小組運行由IBM的Tromp開發LEEM(低能電子顯微鏡)，可以對反射的電子進行成像。Geelen增強了儀器，使其有可能成像通過樣品的電子，即「透射」，這使儀器在透射電子顯微鏡(eV-TEM)中轉動。

首先研究的材料是石墨烯，一種類似絲的平面二維六角形分子圖案中碳的變化。研究人員向石墨烯的單層、雙層和三層發射慢電子，並對傳輸過程進行成像。Sense Jan van der Molen表示：已經有很多關於電子在石墨烯層中行為的研究，但是對於它們如何跨層移動的研究就更少了。

檢驗理論

70年代的一個理論模型預測，慢電子可以很容易地通過薄層，因為它們幾乎不會與這些層中的電子相互作用。然後，當電子的能量和速度提高時，預計相互作用的數量會增加，這將導致通過樣品的電子越來越少。不管樣品的確切材料是什麼，這個「通用曲線」應該保持不變。然而物理學家們注意到了一些非常不同的東西，在特定的電子能量下，測量透射率的急劇下降，這與反射中的峰值相對應，對於具有一定能量的電子，石墨烯就像一面鏡子。

鏡面石墨烯

在這項研究中，研究人員提供了一個解釋：電子是波，在特定波長下，從單獨石墨烯層反射的波將相互增強。這種「相長干涉」導致石墨烯層堆疊充當電子的鏡子。在眼鏡或雙筒望遠鏡上，減反射塗層的綠色或略帶紫色色調中也可以看到類似效果。

它們也由層組成，這會對綠色或紫色光產生相長干涉。依賴波長的鏡像證明薄樣品的行為，不像預期那樣可預測和獨立於準確的材料。這些結果在很大程度上依賴於材料的電子結構和電子能量。此外，該研究還提出了使用層狀石墨烯作為電子束反射鏡的可能性，有可能將用作分束器。

石墨烯薄層

分束器是將單個入射光束，分成兩個單獨的光束，是光學中常用的標準器件，但目前還不存在用於電子束的分束器，石墨烯也許可以填補這個缺口。但首先，研究人員想要對其他材料進行成像，這使得對層狀材料以及在常規電子顯微鏡下，會被破壞敏感生物分子的全新研究成為可能。

博科園｜研究/來自：萊頓大學

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.086802

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