中科大发现非线性电子散射现象

本报讯（记者 桂运安）记者10月9日从中科大获悉，该校陈向军教授研究组与罗毅教授合作，利用自主研制的扫描探针电子能谱仪首次发现非线性电子散射现象。成果发表在最新一期著名期刊《自然•物理》上，这一现象的发现有可能发展出一种革命性的表面单分子探测技术。

电子能量损失谱学，是分析材料化学组成的一种重要手段。电子打到样品上，会损失能量而发生非弹性散射，电子损失的能量取决于样品原子及其所处的状态。通过收集测量非弹性散射电子，可以获得样品中元素分布和原子相互作用等信息。然而，在常规电子散射中，非弹性电子只占极少比例，大多数电子是没有能量损失的弹性散射电子。

中科大科研人员将电子能谱学技术与扫描探针技术相结合，自主研制了扫描探针电子能谱仪。实验中，离样品表面只有几个微米距离的钨针尖加上电压后发射出携带能量的电子，电子与石墨表面的银纳米结构相互作用后，散射的电子被分析器收集并按照能量分类，从而获得能量损失值。实验表明，电子在银纳米结构上激发出的一种特殊空间分布，可以导致非线性电子散射现象。更多的电子损失能量，使非弹性电子的强度显著增强。罗毅教授提出一种单电子两步过程的理论模型，解释了这种非线性电子散射。

非线性电子散射不仅是一种全新物理现象，同时还会带来一种新的、具有潜力的谱学技术——“非线性电子散射谱学”，未来可以用于研究吸附在金属纳米颗粒上的单个原子或分子，对推动物理学基础研究具有重要意义。