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来自研究机构

石墨烯和强激光打开了通往极端的大门

日期:
2022年2月16日
来源:
大阪大学
简介:
一个研究小组开发了大面积悬浮石墨烯,并用超强激光照射最薄的石墨烯靶,实现了高能离子加速。他们的发现将应用于紧凑、高效的离子加速器的开发,用于癌症治疗、核聚变等。
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完整的故事

研究了激光驱动离子加速,开发了一种紧凑、高效的等离子体加速器,适用于癌症治疗、核聚变和高能物理。大阪大学的研究人员与国立量子科学技术研究所(QST)、神户大学和台湾国立中央大学的研究人员合作,报道了在日本关西光子科学研究所用超强J-KAREN激光照射世界上最薄最强的石墨烯靶的直接高能离子加速。他们的研究结果发表在《施普林格·自然》杂志上,科学报告

在激光离子加速理论中,已知较高的离子能量需要较薄的靶材。然而,由于强激光的噪声成分在激光脉冲主峰之前破坏了目标,因此在极薄靶区直接加速离子一直是困难的。等离子体反射镜是实现强激光离子加速的必要手段,它可以去除离子中的噪声成分。

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。石墨烯被认为是世界上最薄、最强的二维材料,适用于激光驱动离子源。

“原子薄的石墨烯是透明的,具有高导电性和导热性,重量轻,同时也是最坚固的材料,”研究作者魏延云解释说。“到目前为止,石墨烯已经有了各种各样的应用,包括交通、医药、电子和能源。我们展示了石墨烯在激光离子加速领域的另一个颠覆性应用,石墨烯的独特特性在其中发挥了不可或缺的作用。”

在没有等离子体反射镜的情况下,直接照射LSG靶材,从亚相对论到相对论激光强度,从低对比度到高对比度,产生MeV质子和碳,明显显示出石墨烯的耐久性。

这项研究的主要作者Yasuhiro Kuramitsu解释说:“这项研究的结果适用于开发紧凑高效的激光驱动离子加速器,用于癌症治疗、激光核聚变、高能物理和实验室天体物理学。”“在没有等离子体反射镜的情况下,高能离子的直接加速明显显示了LSG的鲁棒性。我们将使用原子薄的LSG作为目标安装件来加速其他不能独立存在的材料。我们还展示了非相对论强度下的高能离子加速。这将使我们能够用相对较小的激光设备来研究激光离子加速。此外,即使在极薄的靶区没有等离子体反射镜,也可以实现高能离子加速。这开辟了激光驱动离子加速的新领域。”

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故事来源:

材料所提供的大阪大学注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Kuramitsu, T. Minami, T. Hihara, K. Sakai, T. Nishimoto, S. Isayama, Y. T. Liao, K. T. Wu, W. Y. Woon, S. Chen, S. H. Liu, S. Morace, Y. Sakawa, Y. Abe, H. Habara, R. Kodama, L. n.k. Döhl, N. Woolsey, M. Koenig, H. S. Kumar, N. Ohnishi, M. Kanasaki, T. Asai, T. Yamauchi, K. Oda, Ko。近藤,木山,福田。大面积悬浮石墨烯在强激光作用下的鲁棒性科学报告, 2022;12 (1) doi:10.1038 / s41598 - 022 - 06055 - 4

引用此页

大阪大学。“石墨烯和强激光打开了通向极端的大门。”《科学日报》。科学日报,2022年2月16日。< www.koonmotors.com/releases/2022/02/220216083008.htm >。
大阪大学。(2022年2月16日)。石墨烯和强激光打开了通往极端的大门。《科学日报》。2023年6月22日检索自www.koonmotors.com/releases/2022/02/220216083008.htm
大阪大学。“石墨烯和强激光打开了通向极端的大门。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2022/02/220216083008.htm(2023年6月22日访问)。

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