为了理解石墨烯纳米结构等先进材料并针对纳米，光学和量子技术中的器件进行优化，了解声子 - 固体中原子的振动 - 如何影响材料的特性至关重要。来自维也纳大学，日本高等科学技术研究所，JEOL公司和罗马La Sapienza大学的研究人员开发出一种能够测量纳米结构材料中存在的所有声子的方法。这是纳米级功能材料和器件分析的突破。通过这项使用石墨烯纳米结构的试验性实验，这些研究人员展示了他们的方法的独特性，将在最新一期的“ 自然”杂志上发表。
材料的重要热，机械，光电和传输特性由声子决定：传播的原子振动波。然后可推测的是，这种扩展的原子振动的确定对于纳米电子器件的优化是至关重要的。目前可用的技术使用光学方法以及非弹性电子，X射线和中子散射。尽管在过去十年中它具有科学重要性，但这些方法中没有一种能够确定石墨烯中二维(2-D)材料的独立单层的所有声子及其在石墨烯纳米带中的局部变化，而这些都是反过来使用的。作为纳米和光电子学中的有源元素。
纳米光谱学的新局限
由维也纳大学Thomas Pichler领导的电子光谱领域专家组成的国际研究团队，由罗马La Sapienza大学的Francesco Mauri领导的理论光谱学和日本AIST筑波的Kazu Suenaga领导的电子显微镜，以及日本JEOL公司提出了一种将石墨烯纳米结构应用于石墨烯纳米结构的原始方法：“ 电子显微镜内的高分辨率电子光谱具有足够的灵敏度甚至可以测量原子单层。“通过这种方式，他们可以首次确定独立石墨烯的所有振动模式以及石墨烯纳米带中不同振动模式的局部延伸。这种新方法，他们称之为”大q映射“为所有纳米结构和二维高级材料中的声子的空间和动量扩展开辟了全新的可能性。这些实验推动了纳米光谱学的极限接近海森堡不确定性原理的极限，并展示了研究局部振动的新可能性纳米级的模式直至单个单层。
新型电子纳米光谱仪作为“桌面”同步加速器
“所有材料(包括均匀的单层2-D材料和纳米带)的局部振动的完整空间和动量分辨映射的直接实验证明将使我们能够完全解开不同的振动模式，并且它们在非完美结构(如边缘)处的动量传递缺陷，对于理解和优化材料的局部特性非常重要，“其中一位主要作者Ryosuke Senga解释道。
这项关于电子显微镜中“高q-振动映射”的研究开辟了结合空间和动量分辨测量的所有材料的纳米光谱学的新途径。这是显微镜和光谱学相结合的最大挑战，因为空间和动量分辨率由于Heisenbergs不确定性原理的限制而得到补偿。维也纳大学的Thomas Pichler说：“我们相信，我们的方法论将推动材料科学领域的广泛研究，并将电子显微镜中的高分辨率电子光谱推向更高水平，被设想为真正的桌面同步加速器。”
