Известно, что перед тем, как остановиться, любой объект во Вселенной должен сначала притормозить. Это касается и электронов. Однако, если мы хотим создать сверхбыстрое электронное устройство, нам придется искать способ останавливать и менять движение электронов без замедления.
А вот фотонам, у которых нет массы, для смены направления не нужно сбавлять скорость. Это можно было бы использовать для будущей электроники, потому что направление токов может переключаться бесконечно быстро, а тактовая частота процессоров может быть значительно увеличена.
Международному консорциуму физиков из Университета Регенсбурга, Университета Марбурга и Российской академии наук в Новосибирске удалось изменить движение электронов в сверхбыстрых временных масштабах, не замедляя их. В своем исследовании они использовали новый класс материалов топологических изоляторов. На своей поверхности электроны ведут себя как фотоны. Чтобы изменить направление движения этих электронов как можно быстрее, исследователи ускорили электроны с помощью колеблющегося несущего поля света — самого быстрого переменного поля в природе, управляемого человечеством.
Когда электроны резко меняют направление своего движения, они испускают ультракороткую вспышку света, содержащую широкий спектр цветов, как в радуге. Существуют строгие правила, по которым испускаются цвета: обычно, когда электроны ускоряются световыми волнами, испускается только излучение, частота колебаний которого является целым числом, кратным частоте падающего света, так называемое гармоническое излучение высокого порядка.
«Тщательно отрегулировав ускоряющее световое поле, мы смогли нарушить это правило. Нам удалось управлять движением электронов так, чтобы можно было генерировать свет любого мыслимого цвета», — объясняет Кристоф Шмид, первый автор исследования.
При тщательном анализе испускаемого излучения ученые обнаружили необычные квантовые свойства электронов. Стало очевидно, что электроны на поверхности топологического изолятора движутся не по прямым линиям вслед за электрическим полем света, а, скорее, по извилистым траекториям через твердое тело.
«Эти результаты не только дают интригующее понимание микроскопической квантовой природы электронов; они также предлагают топологические изоляторы в качестве многообещающего класса материалов для будущей электроники и обработки информации», — резюмирует профессор д-р Руперт Хубер, руководивший экспериментальной работой в Регенсбурге.
ЕЩЕ ИНТЕРЕСНОЕ
Лагуна в Аргентине стала ярок-розовой ъ
Пронесся над землей. В Сети – множество видео взрыва метеорита в небе над Норвегией
Нет комментариев