Las ondas de luz podrían conducir transistores futuros. Las ondas electromagnéticas de luz oscilan aproximadamente un millón de veces en una billonésima de segundo, por lo tanto, con frecuencias de petahercios. En principio, la electrónica futura podría alcanzar esta velocidad y llegar a ser 100.000 veces más rápida que la corrienteelectrónica digital. Esto requiere una mejor comprensión del movimiento de electrones subatómicos inducido por el campo de luz eléctrico ultrarrápido. Ahora un equipo del Laboratorio de Física de Attosegundos LAP en el Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica MPQ y elLudwig-Maximilians-Universität LMU y los teóricos de la Universidad de Tsukuba combinaron novedosas técnicas experimentales y teóricas que proporcionan acceso directo a este movimiento por primera vez.
Los movimientos de los electrones forman la base de la electrónica, ya que facilitan el almacenamiento, el procesamiento y la transferencia de información. Los circuitos electrónicos de última generación han alcanzado sus velocidades máximas de reloj a unos mil millones de ciclos de conmutación por segundo, ya que están limitados por el caloracumulando en el proceso de encendido y apagado.
El campo eléctrico de la luz cambia su dirección un billón de veces por segundo y es capaz de mover electrones en sólidos a esta velocidad. Esto significa que las ondas de luz pueden formar la base para la conmutación electrónica futura si el movimiento inducido del electrón y su influencia en el calorla acumulación se entiende con precisión. Los físicos del Laboratorio de Física de Attosegundos en el MPQ y la LMU ya descubrieron que es posible manipular las propiedades electrónicas de la materia a frecuencias ópticas.
En un experimento de seguimiento, los investigadores ahora, de manera similar a su enfoque anterior, dispararon pulsos láser extremadamente fuertes y de pocos femtosegundos un femtosegundo es la millonésima parte de un segundo sobre el vidrio dióxido de silicio.el pulso de luz solo incluye un único ciclo de oscilación fuerte del campo, por lo tanto, los electrones se mueven hacia la izquierda y hacia la derecha solo una vez. La caracterización temporal completa del campo de luz después de la transmisión a través de la placa de vidrio delgada ahora por primera vez proporciona una visión directa del attosegundoDinámica de electrones, inducida por el pulso de luz en el sólido.
Esta técnica de medición revela que los electrones reaccionan con un retraso de solo unos diez attosegundos un attosegundo es una billonésima parte de una billonésima de segundo a la luz entrante. Este retraso en la reacción determina la energía transferida entre la luz y la materiaDado que es posible medir este intercambio de energía dentro de un ciclo de luz por primera vez, los parámetros de la interacción de la materia de luz pueden entenderse y optimizarse para el procesamiento final de la señal. Cuanto más reversible es el intercambio y menor es la cantidad de energía quese deja atrás en el medio después de que el pulso de luz desaparece, mejor es la interacción adecuada para futuros dispositivos electrónicos controlados por campo de luz.
Para comprender los fenómenos observados e identificar el mejor conjunto de parámetros experimentales para ese fin, los experimentos fueron respaldados por un método de simulación novedoso basado en los primeros principios desarrollados en el Centro de Ciencias Computacionales de la Universidad de Tsukuba. Los teóricos utilizaron elComputadora K, actualmente la 4ta supercomputadora más rápida del mundo para calcular el movimiento de electrones dentro de los sólidos con una precisión sin precedentes.
Los investigadores lograron optimizar el consumo de energía adaptando la amplitud del campo de luz. En ciertas intensidades de campo, la energía se transfiere del campo al sólido durante la primera mitad del ciclo del pulso y se emite casi por completo en la segunda mitadde la luz. Estos hallazgos verifican que un posible medio de conmutación para futuros dispositivos electrónicos impulsados por la luz no se sobrecalentaría. La "buena relación" entre el vidrio y la luz podría brindar una oportunidad para acelerar drásticamente el procesamiento electrónico de señales y datos, hasta sus últimas fronteras..
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Óptica Cuántica . Original escrito por Thorsten Naeser. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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