Вчені з Університету Мічигану створили напівпровідниковий прилад, здатний точно регулювати переміщення електронів за допомогою лазерного світла.
Ключовою характеристикою цієї розробки є те, що для генерування та направлення електричного струму більше не потрібно використовувати зовнішнє електричне поле або звичайні джерела живлення.
Дослідження, яке отримало фінансування від Національного наукового фонду США, було оприлюднене в престижному науковому виданні 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.
Головний автор дослідження, Стівен Кандіфф, провів аналогію між цим явищем і функціонуванням звичайного маяка, що випромінює світло по горизонталі, обертаючи свою лампу. У рамках лабораторного експерименту роль світлового променя виконує зосереджений пучок електронів. У цій системі світлодіод не просто активує електричний струм, а також слугує у якості елемента для наведення.
Це явище зумовлене ефектом квантової інтерференції. Коли напівпровідниковий матеріал одночасно поглинає світло двох різних кольорів через два окремі шляхи, світлові хвилі накладаються. Для електронів, що переміщуються в одному визначеному напрямі, ці хвилі резонують і взаємодіють, підсилюючи одна одну. Водночас в інших напрямках вони гасять одна одну. Таким чином, утворюється потужний струм, чітко спрямований у певний 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 цей пристрій спочатку проектувався для вивчення основних фізичних явищ, його розробка володіє значним практичним потенціалом. У майбутньому ця технологія може стати основою для розвитку гібридних оптико-електронних систем, поліпшення телекомунікацій, створення високоточных датчиків та нових методів кодування інформації в електронних чіпах.
#Фізика #Електричний струм #Телекомунікації #Лазер #Оптика #Аспірант #Джерело живлення #Датчик #Процес (інженерія) #Напівпровідник #Електроенергія #Шаблон (інструмент) #електрон #Електричне поле #Промінь (оптика) #Поляризація (хвилі) #«Physical Review Letters» #Національний науковий фонд #Інтерференція хвиль
