日前從中國科學技術大學獲悉，該校合肥微尺度物質科學國家實驗室陳向軍教授研究組與羅毅教授合作，利用自主研制的掃描探針電子能譜儀首次發現了非線性電子散射現象，該現象的發現有可能催生出一種革命性的表面單分子探測技術。研究成果發表在最新一期的《自然·物理》上。
電子能量損失譜學是分析材料化學組成的一種重要手段，電子打到樣品上會損失能量而發生非彈性散射，電子損失的能量取決于樣品原子及其所處的狀態，通過收集測量非彈性散射電子，可以獲得樣品中元素分布和原子相互作用等信息。然而在常規的電子散射中，非彈性電子只占極小的比例，大多數電子是沒有能量損失的彈性散射電子。
合肥微尺度物質科學國家實驗室徐春凱副教授、陳向軍教授及其同事將電子能譜學技術與掃描探針技術相結合，自主研制了掃描探針電子能譜儀。實驗中，離樣品表面只有幾個微米距離的鎢針尖加上電壓后發射出攜帶能量的電子，電子與石墨表面的銀納米結構相互作用后，散射的電子被分析器收集并按照能量分類，從而獲得它們的能量損失值。實驗表明，電子在銀納米結構上激發出的局域的等離激元場(樣品中電子集體運動形成的場)可以導致非線性電子散射現象，更多的電子損失能量，使非彈性電子的強度顯著增強。羅毅教授提出了一種單電子兩步過程的理論模型，解釋了這種非線性電子散射。
非線性電子散射不僅是一種全新的物理現象，它同時還會帶來一種新的、具有潛力的譜學技術——“非線性電子散射譜學”，未來可以用于研究吸附在金屬納米顆粒上的單個原子或分子。
