對(duì)激光驅(qū)動(dòng)的離子加速的研究是為了開發(fā)一種緊湊和高效的基于等離子體的加速器，它適用于癌癥治療鬼贱、核聚變和高能物理移怯。大阪大學(xué)的研究人員與日本國(guó)家量子科學(xué)技術(shù)研究所（QST）、神戶大學(xué)和臺(tái)灣中央大學(xué)的研究人員合作这难，報(bào)告了在日本QST的關(guān)西光子科學(xué)研究所用超強(qiáng)的J-KAREN激光器照射世界上最薄和最強(qiáng)的石墨烯靶材而直接進(jìn)行高能離子加速舟误。

他們的研究結(jié)果發(fā)表在《Springer Nature》的《科學(xué)報(bào)告》上。

在激光離子加速理論中躲窜，更薄的靶材需要更高的離子能量沃羽。然而，由于強(qiáng)激光的噪聲成分在到達(dá)激光脈沖的主峰之前就破壞了目標(biāo)咧笔，所以一直很難直接用極薄的靶體來加速離子鉴膝。在這種狀況下有必要使用等離子體反射鏡，它可以消除噪聲成分裹五，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)激光的有效離子加速卦须。

(a) 實(shí)驗(yàn)示意圖。通過用超強(qiáng)的J-KAREN激光照射大面積的懸浮石墨烯目標(biāo)（LSG）捅县，產(chǎn)生高能離子摊壳。(b）和（c）分別顯示了石墨烯的拉曼光譜和顯微鏡圖像。(d)和(e)分別顯示了使用固態(tài)路徑跟蹤器和湯姆遜拋物線光譜儀（TPS）的堆棧檢測(cè)器的示意圖猪晰。(g)和(f)分別顯示了TPS和堆棧的典型數(shù)據(jù)粒颂。

因此，研究人員開發(fā)了大面積懸浮石墨烯（LSG）作為激光離子加速的目標(biāo)状寨。石墨烯被稱為世界上最薄和最強(qiáng)的二維材料仑萧，它適合于激光驅(qū)動(dòng)的離子源。

"原子級(jí)薄的石墨烯是透明的枷遂，高度導(dǎo)電和導(dǎo)熱樱衷，而且重量輕，同時(shí)也是最強(qiáng)的材料酒唉，"研究作者Wei-Yen Woon解釋道矩桂。"到目前為止，石墨烯已經(jīng)得到了各種應(yīng)用痪伦，包括在交通侄榴、醫(yī)藥、電子和能源方面的應(yīng)用网沾。我們展示了石墨烯在激光-離子加速領(lǐng)域的另一個(gè)顛覆性應(yīng)用癞蚕，其中石墨烯的獨(dú)特功能發(fā)揮了不可或缺的作用蕊爵。"

直接照射LSG目標(biāo)產(chǎn)生MeV質(zhì)子和碳子，從亞相對(duì)論到相對(duì)論的激光強(qiáng)度桦山，從低對(duì)比度到高對(duì)比度的條件攒射，沒有等離子體鏡，展示了石墨烯的耐久性度苔。

"這項(xiàng)研究的成果適用于為癌癥治療匆篓、激光核聚變、高能物理和實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)開發(fā)緊湊和高效的激光驅(qū)動(dòng)離子加速器余窖，"研究的主要作者Yasuhiro Kuramitsu解釋說猾妖。"在沒有等離子體鏡的情況下直接加速高能離子，顯然顯示了LSG的堅(jiān)固性森片。我們將使用原子般薄的LSG作為目標(biāo)支架來加速其他不能獨(dú)立存在的材料啼脑。我們還展示了非相對(duì)論強(qiáng)度下的高能離子加速。這將使我們能夠用相對(duì)較小的激光設(shè)施研究激光離子加速毯炊。此外令袒，即使沒有等離子體鏡，在極薄的靶體下也能實(shí)現(xiàn)高能離子加速态素。這為激光驅(qū)動(dòng)的離子加速開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域"程蠕。