Napravljen „svetionik za elektrone“: Kontroliše protok bez potrebe za električnom energijom

Naučnici su uspeli da naprave uređaj koji im omogućava da kontrolišu protok elektrona kroz poluprovodnik koristeći samo lasersku svetlost – bez potrebe za izvorom električne energije, saopštio je Univerzitet u Mičigenu. Ovaj uređaj je napravljen kako bi se istražila fundamentalna fizika i ostvarilo prethodno neprimećeno ponašanje, ali bi takođe mogao da otvori vrata za nove primene u oblastima koje povezuju optiku i elektroniku, uključujući senzore, slikovni prikaz i telekomunikacije.

Ovaj fenomen bi mogao da pomogne u poboljšanju načina na koji se signali šalju kroz uređaje i između njih, kao i da stvori nove mogućnosti za skladištenje više informacija u tim signalima.

Preporučujemo

- Električni uređaj koji smo proizveli u Laboratoriji za nanoproizvodnju Ljuri (LNF) ima potencijal da se pretvori u nešto što meri različite aspekte svetlosti. Ali ovo potiče sa veoma fundamentalnog nivoa fizike, a to je interferencija između različitih procesa optičke apsorpcije - rekao je Jiming Gong, koji je pomogao u vođenju projekta kao doktorand na Odeljenju za fiziku Univerziteta u Mičigenu.

Istraživači su pokazali da mogu da izazovu uređen protok elektrona kroz poluprovodnik koristeći dve različite boje svetlosti. Rotiranjem polarizacije dva optička polja - smera u kojem svetlosni talasi osciluju - istraživači su takođe mogli da kontrolišu smer električne struje.

- Ovo nije način na koji stvari obično funkcionišu. Kada razmišljate o elektronima koji se kreću kroz materijal, oni se kreću zato što ste primenili električno polje, pa oni zapravo odskaču i struje kroz materijale. Ovde, koristeći svetlost, zapravo možete na neki način da „ubrizgate“ elektrone u određenom smeru bez primene električnog polja - rekao je Stiven Kandif, fizičar sa Univerziteta u Mičigenu i viši autor novog studije objavljene u Physical Review Letters.

Iako su prethodni radovi pokazali sposobnost svetlosti da pokrene protok elektrona isključivo pomoću svetlosti, ovaj rad ide korak dalje i pokazuje da svetlost pokreće elektrone u uskom snopu u specifičnom smeru.

- Svetlost više ne služi samo za uključivanje struje; ona je takođe usmerava - rekao je Kandif.

On ovo upoređuje sa svetionikom, koji okreće snop svetlosti rotirajući svoju lampu. Ovde se snop sastoji od elektrona i taj snop se može rotirati promenom polarizacije dva fazno koherentna optička polja.

Fenomen se oslanja na kvantnu interferenciju, koja nastaje kada dve boje svetlosti pokreću različite puteve apsorpcije do istog krajnjeg stanja. Svetlost prenosi energiju na poluprovodnički materijal u diskretnim, ili kvantovanim, paketima koji se nazivaju fotoni, a koji mobilišu nosioce električnog naelektrisanja u materijalu.

U postavci Univerziteta u Mičigenu, upadna svetlost se apsorbuje kroz dva puta istovremeno, a o tim putevima se može razmišljati kao o preklapajućim talasima, rekao je Kandif. Ti talasi se poravnavaju i pojačavaju jedni druge za elektrone koji se kreću u određenom smeru, dok se poništavaju za elektrone koji se kreću u drugim smerovima.

Saradnik na ranijem projektu, Dž. E. Sajp sa Univerziteta u Torontu, predvideo je da će biti moguće napraviti takav „svetionik za elektrone“. Sada je, radeći sa Laboratorijom za nanoproizvodnju, Gong uspeo da realizuje takav uređaj.

(Telegraf Nauka / Michigan News - University of Michigen)