“超級電影”展示石墨烯中電子波圖像

　　據美國物理學家組織網近日報道，美國能源部阿爾貢國家實驗室的先進光子源（APS）和伊利諾斯大學厄本那—香檳分校的弗雷德里克·塞茨材料研究實驗室開展合作，在石墨晶體上進行X射線散射實驗，利用重建算法制作了非支撐石墨烯層中電荷的動態“電影”——這也是迄今為止最快的“電影”，達到了0.533埃米（10-10米）和10.3阿秒（10-18秒）的解析度。此項成果發表在11月5日的《科學》雜志上。

　　石墨烯是只有一個原子厚度的石墨單原子層，其原子以蜂窩狀排列，安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因研究出石墨烯的貢獻而榮獲今年諾貝爾物理學獎。它具有許多奇特的屬性，包括極強的拉力、彈性和優良的導電性、絕熱性等，使它在下一代低成本彈性電子學中極具潛力，成為用途最廣的新材料之一。而它的電子行為就像迪拉克費米子，涵蓋了從高能物理現象到固態結構研究領域。一個關鍵問題是，這種費米子或者說石墨烯中的電子的運動是否受到庫侖斥力的影響？

　　一埃米大致是一個氫原子的寬度，而對一阿秒來說，一秒好比宇宙的年齡。如此微小如此快速如何被測量到？研究人員使用非彈性X射線進行的散射實驗發現，石墨烯非常有效地屏蔽了庫侖力的相互作用，讓其中的電子表現得就像半金屬中的一個簡單的獨立電子。他們的研究揭示了幾個疑點，包括獨立的石墨烯為何不能像預測的那樣變成絕緣體。實驗還演示了超快動力學研究的一種新途徑，為了解材料的最基本屬性開辟了新窗口。

　　論文指出，實驗顯示迪拉克費米子的極化程度被激子效應所放大，提升了對準粒子之間相互作用力的屏蔽。作用力強度具有尺度效應（scale-dependent）、有效精細結構常數的特征，其值處于低能級長距離，比最小值要小得多，這表明在整體上，石墨烯電子之間的相互作用非常微弱。