Світло замість електрики. Науковці з Мічигану розробили новий спосіб управління електронами
Дослідники з Мічиганського університету розробили напівпровідниковий пристрій, який використовує лазерне світло для точного управління рухом електронів.
Головна особливість розробки полягає в тому, що для створення та спрямування електричного струму більше не потрібно застосовувати зовнішнє електричне поле чи традиційне джерело живлення.
Відповідне дослідження, підтримане Національним науковим фондом США, було опубліковане в авторитетному науковому часописі Physical Review Letters.
Автори розробки продемонстрували, що поєднання двох різних кольорів світла здатне формувати організований і вузькоспрямований потік електронів усередині напівпровідника. Змінюючи поляризацію двох оптичних полів (напрямок коливання світлових хвиль), фізики змогли плавно обертати напрямок електронного струму.
Старший автор дослідження Стівен Кандіфф порівняв цей ефект із роботою звичайного маяка, який посилає світловий промінь уздовж горизонту, обертаючи лампу. У лабораторному експерименті роль променя виконує сконцентрований потік електронів. Світлодіод у такій системі не просто вмикає струм, а діє як елемент наведення.
В основі цього явища лежить ефект квантової інтерференції. Коли напівпровідниковий матеріал одночасно поглинає падаюче світло двох кольорів за двома різними шляхами, світлові хвилі накладаються одна на одну. Для електронів, що рухаються в одному обраному напрямку, ці хвилі резонують і підсилюють одна одну, тоді як в усіх інших напрямках вони взаємно гасяться. У результаті формується щільний струм, спрямований чітко у заданий бік.
Практичне втілення теоретичної ідеї, висунутої раніше Дж. Е. Сайпом з Університету Торонто, створив аспірант Імін Ґонг у лабораторії нанофабрикації імені Лурі (LNF). Найскладнішим завданням під час виготовлення пристрою було уникнути будь-яких сторонніх електричних полів, щоб підтвердити суто оптичну природу виникнення струму. Для цього науковцям довелося розробити спеціальний технологічний процес сполучення матеріалів та експериментувати з різними температурними режимами.
Хоча пристрій створювався насамперед для дослідження фундаментальних фізичних явищ, розробка має значний практичний потенціал. У майбутньому ця технологія може сприяти розвитку гібридних оптико-електронних систем, удосконаленню телекомунікацій, створенню надточних датчиків та нових способів кодування інформації в електронних чіпах.
Источник: techno.nv.ua