科学家们在固体材料中产生最快的电流 2017-07-11 12:19:23

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光脉冲在散装固体中产生多PHz电流

发出的极紫外辐射使科学家能够实时记录这些电流

使用超快激光闪光,马克斯普朗克研究所的物理学家已经产生了在固体材料中测量过的最快的电流

在电子领域,原则是“越小越好”

然而,计算机或移动电话的一些构建块现在几乎与少数原子一样小

因此几乎不可能进一步减少它们

电子设备性能的另一个因素是电流振荡的速度

马克斯普朗克量子光学研究所的科学家们现在已经在固体内部产生了超过可见光频率十倍以上的电流

它们使二氧化硅中的电子以超快激光脉冲振荡

通常用作绝缘体的材料的导电率增加了超过19个数量级

为了在固体材料内部产生电流,使用光替换传统电源(例如电池)的可能性已经吸引了科学家一个多世纪的想象

在过去的几十年里,通过照亮它们来观察固体材料中的电流的尝试仍然没有取得任何成功

“然而,今天,用激光控制物质的速度正在迅速提高,并且能够以更精确的方式测量光场的能力已经变为现实”,Max Planck量子光学研究所的Attoelectronics研究组负责人Eleftherios Goulielmakis解释道

传统的电子技术既不能产生也不能捕获这种快速电流,因为在传统电路中,电子被标准电源(例如电池)的电场推动以执行振荡

即使所有电子最初都跟随电池场的力,它们最终会与其他较慢移动的粒子碰撞,例如原子或离子,并且彼此失去同步

强烈的光场可以极快地推动电子

它们可以在固体中任何其他颗粒有机会移动之前执行振荡并产生电流

因此,科学家使用激光产生电流

这些可以将固体中的电子设置为极快的振荡运动

“为了测量这种快速的电子运动,我们使用了光学技术

二氧化硅内的相干振荡电子产生紫外线辐射

测量这种辐射比直接检测电流更容易,“该研究的作者之一Manish Garg说

检测到的电流比现代计算机处理器中广泛使用的电流快一百万倍

研究人员也对探索物理极限感兴趣:“随着电子的相干运动,它们也产生光,这是光子学的关键要素

出于这个原因,我们很快就能够统一现代科学和技术的两个重要领域:电子学和光子学,“Goulielmakis说

与此同时,这种方法可以为电子设备铺平道路,电子设备的速度比现有的电子设备快一百万倍

出版物:M

Garg等,“Multi-petahertz electronic metrology”,Nature 538,359-363(2016年10月20日)doi:10.1038 / nature19821来源:Max Planck Institute