一项新的研究表明，只要电子发射材料沉积在称为石墨烯的单原子厚碳层上，就可以刷新和重建为电子显微镜和先进的加速器产生电子束的光电阴极，而无需打开依赖它们的装置。这项研究发表在“ 应用物理学快报”杂志上。
洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家山口久人说：“依靠这些电子发射器的机器通常在高真空下运行。” “通过在使用中容易降解的材料上选择石墨烯而不是像硅或钼这样的材料，我们可以清洁基材并重新沉积电子发射材料而无需打开真空。这可以大大减少停机时间和更换光电阴极所需的劳力。”
研究人员研究了由锑酸铯钾制成的光阴极，当用高功率绿色激光照射时，该阴极可以有效地发射电子。光电阴极的效率随使用而下降，并且必须用烘烤的电子发射材料原位更换或更新光电阴极。当研究人员在硅或钼的基板上更新光电阴极时，光电阴极是此类设备的常用材料，光电阴极的性能会随着每个周期而降低。按照相同的步骤，以石墨烯为基材，一次又一次均匀地产生高电子发射。
研究人员提出，沉积在石墨烯表面的光阴极的弹性是由于发射极原子与下面的碳层之间的结合力较弱。基于发射极和石墨烯的材料特性进行的数值计算与假设相符。
作者总结说，“我们的研究结果为基于石墨烯的可重复使用的衬底提供了高量子效率的半导体光电阴极奠定了基础。”
除了来自Los Alamos的Yamaguchi外，合作者还包括日本名古屋大学，高能加速器研究组织(KEK)，国立自然科学研究院和广岛大学的研究人员。