近日，我国在超快电子源技术领域传来重大喜讯，上海交通大学与国家纳米科学中心的联合团队成功开发出基于碳纳米管的新型超快电子源，相关成果已于 7 月 2 日发表在国际顶级期刊《自然・材料》上。

传统上，要制造能观察到原子级别超快变化的显微镜，超快电子源是关键部件。它需要满足发射出的电子束能量集中以及电子脉冲时间短这两个高要求。然而，以往基于金属尖端的电子源难以兼顾高时间和空间分辨率。

而此次联合团队研发的基于碳纳米管的新型超快电子源，成功突破了这一技术瓶颈。科研人员使用仅有 7 飞秒的超短激光脉冲照射碳纳米管尖端，成功驱动电子发射。测量结果令人惊喜，发射出的电子束能量异常集中，能散低至 0.3 电子伏特，远优于传统金属源。

更关键的是，团队发现并利用了碳纳米管特有的 “延迟发射” 机制。模拟研究表明，激光照射后，碳纳米管尖端的电子会先发生集体 “振荡”，并非立刻发射，而是稍晚一点才发射出来。这一过程就像蓄力后再精准发射，显著减少了激光强场直接加速造成的能量分散问题。实验显示，该延迟发射实现了约 13 飞秒的电子脉冲宽度。

国家纳米科学中心研究员、论文共同通讯作者李驰表示，这种特性就如同弓箭手蓄力后精准射箭，极大地提升了电子源的性能。而戴庆教授也指出，这项研究未来将助力科学家 “看清” 超薄材料中粒子的瞬时变化，为揭示材料界面电荷转移、光催化反应机理等关键科学问题提供强有力的观测工具，加速新材料与纳米器件的研发。

业内专家认为，该技术的成功研发，为构建具备飞秒级时间分辨和原子级空间分辨的超快电子显微镜奠定了坚实基础，有望推动我国在纳米科技领域取得更多原创性突破，在新能源电池、芯片制造、生命科学等领域具有广阔的应用前景。例如在新能源电池研发方面，能够帮助清晰观察锂离子在电极中的迁移过程，为快充技术的发展提供有力支持。

这一成果凝聚了科研团队的多年心血，是我国在纳米科技领域的又一重要里程碑，也标志着我国在该领域的研究达到了国际先进水平，将为全球相关领域的发展提供新的思路和技术支撑。