電界放出機構を電子源の原子構造と電子状態を第一原理計算によって詳細に調べることで明らかにする.炭素原子からなる炭素同質異形体(カーボンアロトロープ:原子、クラスター、グラファイト、ダイヤモンド)を系に選び、時間依存密度汎関数法(TD-DFT)を用いて放出電流、電流のエネルギー分布、仕事関数を決定する。放出電流は仕事関数にのみ影響されるのではなく、電子構造、特に炭素系ナノ構造が電子源の場合は共有結合の特長(σとπ状態)が本質的な役割を果たすことが明らかになった.