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可測電流!康斯坦茨大學用光操縱電子,讓電子每秒發(fā)射1億個脈沖激光
材料來源:博科園          

12月24日消息,光速電子?包括德國康斯坦茨大學物理學家在內(nèi)的一個歐洲研究小組已經(jīng)找到了一種方法,通過用光操縱電子,有時可以在飛秒范圍內(nèi)傳輸電子,這可能會對未來數(shù)據(jù)處理和計算產(chǎn)生重大影響。傳統(tǒng)上基于硅半導體技術的現(xiàn)代電子元件可以在皮秒(即10^-12秒)內(nèi)打開或關閉。標準手機和計算機的最高工作頻率為幾千兆赫(1 GHz=10^9 Hz),而單個晶體管可以接近1太赫茲(1THz=10^12 Hz)。

此后,使用標準技術進一步提高電子開關設備的打開或關閉速度已被證明是一項挑戰(zhàn),F(xiàn)在在康斯坦茨大學進行的一系列實驗表明,通過使用特定的光波操縱電子,可以誘導電子以亞飛秒的速度移動,即快于10^-15秒。研究的合著者/德國康斯坦茨大學的超快現(xiàn)象和光子學教授阿爾弗雷德·萊滕斯托弗說:這很可能是電子學遙遠的未來,研究用單周期光脈沖進行的實驗,將我們帶入了電子傳輸?shù)陌⒚敕秶?/p>

光的振蕩頻率至少比純電子電路的頻率高一千倍:一飛秒相當于10^-15秒?邓固勾拇髮W物理系和應用光子學中心(CAP)的阿爾弗雷德·萊滕斯托弗(Alfred Leitenstorfer)和研究團隊認為,電子學的未來在于集成等離子體和光電設備,這些設備在光學而不是微波頻率下以單電子方式運行。然而,這是在研究中非;A的研究,可能需要幾十年的時間才能實施。

關于控制光和物質(zhì)的問題

來自康斯坦茨大學、盧森堡大學、法國巴黎大學和西班牙圣塞巴斯蒂安的材料物理中心(CFM-CSIC)和多諾斯蒂亞國際物理中心(DIPC)的理論和實驗物理學家組成的國際團隊面臨的挑戰(zhàn)是:一方面開發(fā)一種實驗裝置,用于操縱低于單個振蕩周期的飛秒尺度超短光脈沖,并創(chuàng)造納米結(jié)構。應用光子學中心是開發(fā)超快激光技術的世界領先設施,合作研究中心767控制的納米系統(tǒng):相互作用和與宏尺度的接口,可以獲得非常明確的納米結(jié)構,這些結(jié)構可以在納米尺度上創(chuàng)建和控制。

超快電子開關

開發(fā)的實驗裝置涉及納米級黃金天線以及能夠每秒發(fā)射1億個單周期光脈沖的超快激光,以便產(chǎn)生可測量電流。光學天線能將激光脈沖的電場亞波長和亞周期時空集中到寬度為6 nm(1 nm=10-^9米)的間隙中。由于電子隧穿出金屬和在光場間隙上加速的高度非線性特性,研究人員能夠以大約600阿秒(即小于1飛秒,1AS=10^-18秒)的速度切換電子電流。這個過程只發(fā)生在光脈沖電場振蕩周期不到半個周期的時間尺度上,這一觀察結(jié)果表明:

巴黎和圣塞巴斯蒂安的項目合作伙伴,能夠通過對耦合到光場的電子量子結(jié)構,進行與時間相關的處理來確認并繪制出詳細地圖。這項研究為理解光如何與凝聚態(tài)物質(zhì)相互作用開辟了全新的機會,使人們能夠在前所未有的時間和空間尺度上觀察量子現(xiàn)象。在這項研究提供由光場驅(qū)動的納米級電子動力學新方法的基礎上,研究人員將繼續(xù)研究原時間和空間尺度上的電子,在更復雜皮米級尺度固態(tài)設備中的傳輸。


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