在激光离子加速理论中，更高的离子能量需要更薄的靶材。然而，由于强激光的噪声分量在激光脉冲主峰之前破坏了目标，因此很难直接加速极薄靶区的离子。为了实现强激光对离子的高效加速，必须使用等离子反射镜来去除噪声成分。

　　因此，研究人员开发了大面积悬浮石墨烯（LSG）作为激光离子加速的目标。石墨烯被称为世界上最薄、最坚固的2D材料，适用于激光驱动的离子源。

　　“原子薄的石墨烯是透明的，具有高导电性和导热性，重量轻，同时也是最坚固的材料。”该研究的作者翁伟彦（音译）解释说，“迄今为止，石墨烯已经得到了广泛的应用，包括在交通、医药、电子和能源等领域。我们展示了石墨烯在激光离子加速领域的另一个颠覆性应用，其中石墨烯的独特性发挥着不可或缺的作用。

　　LSG靶的直接照射产生MeV质子和碳，从亚相对论到相对论激光强度，从低对比度到高对比度，不需要等离子反射镜，这表明了石墨烯的耐久性。

　　研究人员表示，这项研究的结果适用于开发紧凑高效的激光驱动离子加速器，用于癌症治疗、激光核聚变、高能物理和实验室天体物理。高能离子在没有等离子反射镜的情况下直接加速，显示了LSG的稳健性。研究人员将使用原子薄的LSG作为目标支架来加速其他无法自行承受的材料，他们还展示了非相对论强度下的高能离子加速。此外，即使在极薄的靶区没有等离子反射镜，也可以实现高能离子加速，这开启了激光驱动离子加速的新机制。