Nature Nanotechnology：石墨烯飞秒超快纳米拍照

通过捕获飞秒尺度下的凝聚态材料的电子动态，能够追踪电子最基本的运动行为。这些电子的运动行为影响了材料和电化学、光伏等器件的化学反应、电荷传输。在石墨烯材料中，相干电子动力学（coherent electron dynamics）显著影响从太赫兹到紫外区间内的非线性响应，并且能够影响非线性变频器、超快开关、调制器等光学器件或者石墨烯信息处理单元的工作原理。

但是，由于缺陷、边缘、晶界等异质性的影响，如何完全深入的捕获石墨烯非线性响应以及超快相干电子仍难以实现。

有鉴于此，Jiajun Zhu编辑总结报道对石墨烯进行飞秒拍摄工作的重要意义。

主要内容：

1）2019年的一篇文章中（Nat. Nanotechnol. 2019, 14, 838–843）提出通过纳米聚焦飞秒脉冲技术对2D材料进行超快纳米光谱表征，能够表征石墨烯材料的非线性响应以及相干电子动态，这种方法能够同时实现纳米空间分辨率和飞秒时间分辨率。该研究的关键表征发现是电子的去相干T₂达到5-6 fs，从而说明石墨烯材料具有优异的载流子散射能力。

2）因为发展的这项技术具有非常高的空间分辨率，因此作者进一步研究发现在石墨烯纳米片的边缘位点产生独特的宽带四波混频FWM（four-wave mixing）信号增强现象。这项观测结果说明较强的纳米限域状态的光-物质相互作用。

这种纳米限域空间的非线性相互作用有助于研究新型选律或者更高频率转换效率的非线性纳米光学效应。这项工作为二维非线性器件和量子光学器件提供机会，由于二维异质结材料具有的广泛发展空间和前景，这项技术和发现能够用于研究和调节二维材料的层间、层内载流子动力学。

参考文献：

Jiajun Zhu, Ultrafast nano-movie of graphene. Nat. Nanotechnol. (2023)

DOI: 10.1038/s41565-023-01554-5

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01554-5