原子振動波-聲子的傳播決定了材料的熱學、力學、光電子輸運等重要特性。因此，對聲子色散（即振動能量對動量的依賴性）的認識是探究和優化材料行為的重要基礎。由于振動光譜學的限制，在過去的十年間對二維材料（如石墨烯）的獨立單層的聲子色散及其局部振動的研究都很模糊。最近，電子能量損失譜（EELS）已經被證明可以探測局部振動電荷響應，但這種研究仍然受到動量空間積分的限制由于其聚焦束的幾何結構；也受限于極性材料（比如氮化硼中存在強偶極子矩引起的巨大信號）。另一方面，通過非彈性X射線（中子）散射光譜或EELS在反射中對石墨烯的測量沒有任何空間分辨率，需要大的微晶。
Figure 1. 用EELS探測石墨和hBN的動量分辨率的振動光譜。
Figure 2.EELS中的總聲子強度和電荷調制。
Figure 3.在石墨烯單層中的振動動量映射。
Figure 4.石墨烯納米帶的振動位置映射。
這里，通過映射不同振動模式將聲子色散到單個的獨立石墨烯范圍內。用密度泛函微擾理論精確地重復和解釋了實驗所測得的散射強度。此外，使用石墨烯納米帶結構對選定的動量分辨振動模式進行納米尺度映射能夠在空間上分離體積、邊緣和表面等多種不同振動模式。該研究結果表明了在納米尺度上研究二維單層材料的局部振動模式的可行性。
該研究工作由日本國家先進工業科技研究所的Kazu Suenaga研究團隊于2019年發表在國際頂級期刊（Nature）上。原文：Position and momentum mapping of vibrations in graphene nanostructures（https://www.nature.com/articles/s41586-019-1477-8）
