科学家利用石墨烯和强激光，打开了通往高效等离子加速器的大门

人们对激光驱动的离子加速进行了研究，以开发一种高效的基于等离子体的加速器，它适用于癌症治疗、核聚变和高能物理。日本大阪大学的研究人员与国家量子科学技术研究所（QST）和神户大学的研究人员合作，报告了在日本QST的关西光子科学研究所用超强的J-KAREN激光照射世界上最薄和最强的石墨烯，直接进行高能离子加速。他们的研究结果发表在《自然》的《科学报告》上。

众所周知，在激光离子加速理论中，越薄的靶材需要越高的离子能量。然而，由于强激光的噪声成分在到达激光脉冲的主峰之前就破坏了目标，所以一直很难直接用极薄的目标体制来加速离子。因此科学家认为，有必要使用等离子体反射镜，它可以去除噪声成分，以实现强激光的高效离子加速。

因此，研究人员开发了大面积悬浮石墨烯（LSG）作为激光离子加速的目标。石墨烯被称为世界上最薄和最强的二维材料，它适合于激光驱动的离子源。

直接照射LSG目标产生MeV质子和碳子，从亚相对论到相对论的激光强度，从低对比度到高对比度的条件，依然显示了石墨烯的耐久性。

研究的主要作者Yasuhiro Kuramitsu说：“这项研究的成果适用于为癌症治疗、激光核聚变、高能物理和实验室天体物理学开发高效的激光驱动离子加速器。”

该研究论文题为"Robustness of large-area suspended graphene under interaction with intense laser"，已发表在Scientific Reports期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://www.nature.com/articles/s41598-022-06055-4