15:55 2023-01-26
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Utilizarea blițurilor laser ultrarapide pentru a genera și măsura cel mai scurt impuls de electroni de până acum
_ Utilizarea blițurilor laser ultrarapide pentru a genera și măsura cel mai scurt puls de electroni de până acum
Prin utilizarea blițurilor laser ultrarapide, oamenii de știință de la Universitatea din Rostock, în colaborare cu cercetătorii Institutului Max Planck pentru Cercetare în Starea Solidă din Stuttgart, au generat și măsurat cel mai scurt pulsul de electroni până în prezent. Pulsul de electroni a fost creat folosind lasere pentru a elimina electronii dintr-un vârf de metal minuscul și a durat doar 53 de attosecunde, adică 53 de miliarde de miliardime de secundă. Evenimentul a stabilit un nou record de viteză în controlul artificial al curenților electrici în materiale solide.
Cercetarea deschide noi căi pentru avansarea performanței electronicii și tehnologiilor informaționale, precum și dezvoltarea de noi metodologii științifice pentru vizualizarea fenomenelor din microcosmos la viteze maxime.
V-ați întrebat vreodată ce face ca computerul dvs. și celelalte dispozitive electronice să încetinească sau să iasă rapid în performanța lor? Este timpul necesar electronilor, unele dintre cele mai mici particule ale microcosmosului nostru, pentru a ieși din cablurile minuscule din interiorul tranzistorilor microcipurilor electronice și pentru a forma impulsuri. Metodele de accelerare a acestui proces sunt esențiale pentru avansarea electronicii și a aplicațiilor acestora până la limitele de performanță finale. Dar care este cel mai scurt timp posibil de transmitere a electronilor dintr-un cablu de metal minuscul dintr-un circuit electronic?
Prin utilizarea blițurilor laser extrem de scurte, o echipă de cercetători condusă de profesorul Eleftherios Goulielmakis, șeful grupului Extreme Photonics de la Institutul de Fizică de la Universitatea Rostock și colaboratorii de la Institutul Max Planck de Cercetare în Starea Solidă din Stuttgart au folosit impulsuri laser de ultimă generație pentru a ejecta electroni dintr-un nanotip de wolfram pentru a genera cea mai scurtă explozie de electroni de până acum. Această lucrare este publicată în Nature.
În timp ce se știe de mult timp că lumina poate elibera electroni din metale — Einstein a fost primul care a explicat cum — procesul este extrem de greu de manipulat. Câmpul electric al luminii își schimbă direcția de aproximativ un milion de miliarde de ori pe secundă, ceea ce face dificilă controlul modului în care smulge electronii de pe suprafața metalelor.
Pentru a depăși această provocare, oamenii de știință de la Rostock și colaboratorii lor. - muncitorii au folosit o tehnologie modernă care fusese dezvoltată anterior de grupul lor - sinteza câmpului de lumină - care le-a permis să scurteze un fulger de lumină la mai puțin de o durată completă a propriului câmp. La rândul lor, au folosit aceste fulgere pentru a ilumina vârful unui ac de wolfram pentru a arunca electronii liberi în vid.
„Folosind impulsuri de lumină care cuprind doar un singur ciclu al câmpului său, acum este posibil să se dea electroni. o lovitură controlată cu precizie pentru a-i elibera de vârful de tungsten într-un interval de timp foarte scurt”, explică Eleftherios Goulielmakis, șeful grupului de cercetare.
Dar provocarea nu ar putea fi depășită decât dacă oamenii de știință au găsit și o mod de a măsura concizia acestor explozii de electroni. Pentru a face față acestui obstacol, echipa a dezvoltat un nou tip de cameră care poate face instantanee ale electronilor în timpul scurt în care laserul îi împinge afară din nanotip și în vid.
„Trucul a fost să folosească un al doilea bliț luminos, foarte slab”, a spus dr. Hee-Yong Kim, principalul autor al noului studiu. „Acest al doilea bliț laser poate perturba ușor energia exploziei de electroni pentru a afla cum arată în timp. Este ca jocul „Ce este în cutie?” unde jucătorii încearcă să identifice un obiect fără să se uite la el, ci doar întorcându-l pentru a-i simți forma cu mâinile.”
Dar cum ar putea fi folosită această tehnologie în electronică? „Pe măsură ce tehnologia avansează rapid, este rezonabil să ne așteptăm la dezvoltarea circuitelor electronice microscopice în care electronii călătoresc într-un spațiu vid printre cabluri strâns împachetate pentru a preveni obstacolele care le încetinesc”, spune Goulielmakis. „Folosirea luminii pentru a ejecta electronii și a-i conduce printre aceste cabluri ar putea accelera componentele electronice viitoare de câteva mii de ori performanța actuală.”
Dar cercetătorii cred că metodologia lor nou dezvoltată va fi folosită direct în scopuri științifice. „Ejectarea electronilor dintr-un metal într-o fracțiune din ciclul de câmp al luminii simplifică dramatic experimentele și ne permite să folosim metode teoretice avansate pentru a înțelege emisia de electroni în moduri care nu erau posibile anterior”, spune profesorul Thomas Fennel, coautor al studiului. nouă publicație.
„Întrucât exploziile noastre de electroni oferă o rezoluție excelentă pentru a realiza instantanee ale mișcărilor electronice și atomice ale materialelor, intenționăm să le folosim pentru a dobândi o înțelegere profundă a materialelor complexe pentru a facilita aplicațiile lor în tehnologie.” spune Goulielmakis.
Comentarii:
Adauga Comentariu