02/05/2011 - Die Beschleunigung der Elektronen im Nano-Skala beschleunigt die ultraschnelle Elektronik

Menéame

Deutsche Ingenieure erhalten extrem kurze und intensive Laserlichtimpulse in der Silizium-Nanosphäre. Ein internationales Team von Ingenieuren und Forschern des Max Planck-Instituts für Quantenoptik in Deutschland hat bei der Überwachung und Überwachung stark beschleunigter Elektronen in Silizium-Nanosphären einen wichtigen Fortschritt erzielt, indem es Laserlichtimpulse mit höchster Intensität erhielt. Dies könnte die Entwicklung ultraschneller Elektronik beschleunigen, die bis zu einer Million Mal schneller arbeiten kann als die heutigen elektronischen Systeme. Auf Pablo Javier Piacente.

Ein Fortschritt, den Experten des Max Planck Institute of Quantenoptik in Deutschland im Bereich der Elektronenbeschleunigung auf Nanoebene, insbesondere im Bereich der Silizium-Nanosphären, gemacht haben, könnte ein Vorher und ein Nachher im Universum der ultraschnellen Elektronik bedeuten. Die Leistung könnte in der Tat eine neue Etappe in der Entwicklung von elektronischen Geräten viel schneller als die heutigen Mitarbeiter öffnen.

In der Forschung, deren Einzelheiten Nature Physics und das Max-Planck-Institut selbst in der Pressemitteilung veröffentlicht haben, wurde ein Effekt beobachtet, der sich konkret auszeichnet, wenn hochintensives Laserlicht mit den Elektronen der Nanopartikel interagiert, die aus vielen Millionen einzelnen Atomen bestehen.

Nach Angaben von Ingenieuren und Forschern des Max-Planck-Instituts werden starke elektrische Felder in der Nähe von Nanopartikeln durch Elektronen freigesetzt. In dem Moment, in dem diese Elektronen stark freigesetzt und beschleunigt werden, tritt in den Nanosphären von Silizium ein Effekt auf, der eine neue Ära auf dem Gebiet der ultraschnellen Elektronik kennzeichnen könnte.

Aufgrund der Nähe zu diesen Feldern und der oben genannten Interaktionen werden die freigesetzten Elektronen beschleunigt und können die Grenzen der Beschleunigung, die bisher in einzelnen Atomen beobachtet wurde, weit übersteigen. Die genaue Bewegung der Elektronen kann außerdem durch das elektrische Feld des Laserlichts präzise gesteuert werden.

Neue Horizonte in der Elektronik

 Neue Erkenntnisse über diesen kontrollierten Prozess könnten dazu beitragen, extreme ultraviolette Laserlichtimpulse (XUV) zu erzeugen. Nach den von den Spezialisten entwickelten Experimenten und theoretischen Modellen würden sich damit neue Perspektiven für die Entwicklung ultraschneller Elektronik eröffnen.

Diese Fortschritte würden die Gestaltung von Geräten ermöglichen, die in Zukunft bis zu einer Million Mal schneller arbeiten würden als die heutigen elektronischen Geräte. Das internationale Expertenteam umfasste Ingenieure und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik, der Ludwig-Maximilian University München, der Free University of Berlin und der University of Rostock.

Es ist immer noch schwierig, die Auswirkungen dieses neuen Ansatzes auf die Beobachtung der angegebenen Mechanismen zu bewerten, vor allem im Hinblick auf die Auswirkungen der Interaktion zwischen Elektronen, Nanopartikeln und Laserlichtfeldern. Beispielsweise kann der Energiegewinn, der sich aus den Interaktionen ergibt, sehr hohe Werte erreichen.

Einer der Punkte, die es ermöglicht haben, diesen Fortschritt zu verwirklichen, ist der Einsatz polarisierter Lichts für Experimente. Dank des polarisierten Lichts schwanken die Lichtwellen nur entlang einer Achse und nicht in alle Richtungen, wie es bei normalem Licht der Fall ist. Dies ist ein großer Vorteil im Rahmen der Untersuchung.

Hochenergieelektroden

 Andererseits können intensive Strahlenimpulse, wie von den Forschern erklärt, Nanopartikel verformt oder zerstören. Auf diese Weise wurden die Nanopartikel kontrolliert und optimiert, so dass sie für jeden Laserstrahl verwendet werden können. Dies war von entscheidender Bedeutung für die Beobachtung von Elektronen mit hoher Energie.

Gleichzeitig lassen Forschungen zu, dass Elektronen nicht nur durch nahe gelegene Laserlichtfelder beschleunigt werden, sondern auch durch Interaktionen mit anderen Elektronen, die aus den Nanopartikeln freigesetzt wurden. Auch die positive Ladung von Nanopartikeln an der Oberfläche spielt eine wichtige Rolle.

Da alle Beiträge addiert werden, kann die Energie der Elektronen sehr hoch werden. Experten zufolge ist der Prozess komplex, aber er zeigt, dass es viel zu erforschen gibt, was die Interaktion von Nanopartikeln mit Laserlichtfeldern betrifft. Andererseits können Elektronenbewegungen auch extreme ultraviolette Lichtimpulse erzeugen.

Das XUV-Licht ist von besonderem Interesse für die biologische und medizinische Forschung, aber auch die kollektive Beschleunigung der Elektronen mit Nanopartikeln bietet ein großes Potenzial für die Entwicklung neuer Anwendungen im Bereich der ultraschnellen Elektronik.

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