石墨烯层可以作为电子束的镜子，这是物理学家Daniël Geelen和同事使用一种新型电子显微镜发现的，其研究结果发表在《物理评论快报》期刊上。这种新技术称为“eV-TEM”，这是电子显微镜的一种新变体，它能将电子束对准样品，以便对其成像。
低能量电子
根据量子力学定律，电子也是波，就像可见光一样，但是波长要短得多。正因为如此，与光学显微镜相比，可以成像更小的细节。然而，从长远来看，电子冲击通常会损坏样品。这是Daniël Geelen，Johannes Jobst，Sense Jan van der Molen和Rudolf Tromp使用慢电子的原因之一，只携带几个电子伏特(eV，因此称为“eV-TEM”)的低能量电子，而不是通常的数万或数十万电子伏特。
石墨烯中的电子多年以来，该小组运行由IBM的Tromp开发LEEM(低能电子显微镜)，可以对反射的电子进行成像。Geelen增强了仪器，使其有可能成像通过样品的电子，即“透射”，这使仪器在透射电子显微镜(eV-TEM)中转动。
首先研究的材料是石墨烯，一种类似丝的平面二维六角形分子图案中碳的变化。研究人员向石墨烯的单层、双层和三层发射慢电子，并对传输过程进行成像。Sense Jan van der Molen表示：已经有很多关于电子在石墨烯层中行为的研究，但是对于它们如何跨层移动的研究就更少了。
检验理论70年代的一个理论模型预测，慢电子可以很容易地通过薄层，因为它们几乎不会与这些层中的电子相互作用。然后，当电子的能量和速度提高时，预计相互作用的数量会增加，这将导致通过样品的电子越来越少。不管样品的确切材料是什么，这个“通用曲线”应该保持不变。然而物理学家们注意到了一些非常不同的东西，在特定的电子能量下，测量透射率的急剧下降，这与反射中的峰值相对应，对于具有一定能量的电子，石墨烯就像一面镜子。
镜面石墨烯在这项研究中，研究人员提供了一个解释：电子是波，在特定波长下，从单独石墨烯层反射的波将相互增强。这种“相长干涉”导致石墨烯层堆叠充当电子的镜子。在眼镜或双筒望远镜上，减反射涂层的绿色或略带紫色色调中也可以看到类似效果。
它们也由层组成，这会对绿色或紫色光产生相长干涉。依赖波长的镜像证明薄样品的行为，不像预期那样可预测和独立于准确的材料。这些结果在很大程度上依赖于材料的电子结构和电子能量。此外，该研究还提出了使用层状石墨烯作为电子束反射镜的可能性，有可能将用作分束器。
石墨烯薄层分束器是将单个入射光束，分成两个单独的光束，是光学中常用的标准器件，但目前还不存在用于电子束的分束器，石墨烯也许可以填补这个缺口。但首先，研究人员想要对其他材料进行成像，这使得对层状材料以及在常规电子显微镜下，会被破坏敏感生物分子的全新研究成为可能。
博科园｜研究/来自：莱顿大学
参考期刊《自然通讯》
DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.086802
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