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  技术动态    
纽伦堡大学在光波控制电子系统方面取得了重大进展
作者:cmh        来源:国防科技信息网 
日期:2018-12-02    阅读次数:43
副标题:

        据 李茜楠 报道,Sciencedaily  网站2018年11月26日讯,利用光波而不是电压信号来控制电子系统是全世界物理学家的梦想。其优点是电磁波以拍赫兹频率振荡,这意味着未来的计算机运行速度将是今天的100万倍。埃尔朗根-纽伦堡大学(FAU)的科学家们通过利用超短激光脉冲精确控制石墨烯中的电子,这距离实现目标又近了一步。     
        将电子设备中的电流控制速度提高到当今系统的一百万倍,对于许多人来说只是一个梦想。电流控制是电子设备最重要的组成部分之一,因为它负责数据和信号的传输。使用光波来控制电子的流动可以使这个梦想成为现实。然而,到目前为止,由于金属反射光波,并且其内部的电子不受光波的影响,很难实现控制金属中的电子流动。     
        因此,埃尔朗根-纽伦堡大学(FAU)的物理学家将目光转向了石墨烯,石墨烯是一种由单层碳原子构成的半金属材料,它足够薄以至于光线可以穿透它使电子运动。在早期的研究中,激光物理学的专家们已经利用非常短的激光脉冲,在只有1飞秒的时间里产生了一个电信号。1飞秒相当于一千万亿分之一秒。在极端的时间尺度上,电子表现出量子的性质,就像波一样。电子波在光场(激光脉冲)的驱动下滑过材料。     
        研究人员在现有的基础上进行了进一步的研究,他们对准了光驱动波的第二束激光脉冲。第二束激光脉冲使得电子波能够在二维空间中穿过材料。它可以用来偏转、加速甚至改变电子波的方向。取决于第二束脉冲的时间、强度和方向,可以使得信息通过波来传输。研究有可能更进一步,假设电子波是水中的波,水中的波浪会因障碍物而分裂,当它们通过障碍物时就会聚在一起并相互干扰。根据子波相互之间的关系,它们要么相互放大,要么相互抵消。“我们可以使用第二束激光脉冲以有针对性的方式修改单个子波,从而控制它们的干扰”激光物理主席 Christian Heide解释说。一般来说,控制量子现象是非常困难的,比如在这个例子中电子的波动特性。这是因为在物质中维持电子波是非常困难的, 因为当电子波与其他电子散射时会失去其波特性。这一领域的实验通常在极低的温度下进行。我们现在可以在室温下进行这些实验, 因为我们可以用激光脉冲高速的控制电子,以至于没有时间与其他电子进行散射过程。这使我们能够研究一些以前无法获得的新的物理过程。     
        研究结果意味着科学家们在实现利用光波控制的电子系统方面取得了重大进展。未来几年,他们将研究其他二维材料中的电子是否也能够以同样的方式被控制。 Heide 说:“也许我们将能够利用材料研究来修改其特性,通过这种方式,也许很快就能制造出可由光控制的小型晶体管。”    

    
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