استعراض

في الآونة الأخيرة، وجامعة كاليفورنيا ريفرسايد الفيزياء قصفت رقيقة أشباه الموصلات "ساندويتش" من نبضات الليزر القوية لإنشاء "الإلكتروني السائل" في درجة حرارة الغرفة الأولى.

خلفية

موجة تيراهيرتز يشير إلى مدى التردد بين 100GHz إلى 10 THz لل، وموسط الطول الموجي للموجة الكهرومغناطيسية بين الميكروويف والأشعة تحت الحمراء، للعين البشرية غير مرئية.

(المصدر: ويكيبيديا)

وإن كانت التطبيقات الميكروويف والأشعة تحت الحمراء ناضجة جدا، ولكن موجة تيراهيرتز هو الإنسان حتى الآن أقل من المفهوم، الأقل نموا من الفرقة، ويسمى أيضا "فجوة تيراهيرتز".

ومع ذلك، هذه الفجوة لديها امكانات هائلة. موجات تيراهيرتز لديها اختراق قوي، اجراءات امنية مشددة، والتوجه جيد، عرض النطاق الترددي العالي، والوقت والقرار المكانية المزايا الفنية العالية. ولذلك، تيراهيرتز تكنولوجيا التصوير يمكن استخدامها في العديد من المجالات، والتخزين، والاتصالات، والرادار، والتدابير المضادة الإلكترونية، والأسلحة الكهرومغناطيسية، وعلم الفلك، والطب، واختبار سلامة، اختبار غير تدميري.

تيراهيرتز التصوير فحص الرسم التخطيطي (صور من الإنترنت)

تصوير (المصدر: برمك حشمت) محتوى صفحات الكتاب على الجمع بين استخدام التكنولوجيا THz لل

THz للنظام الاتصالات (المصدر: جامعة )

تبديل حالة تخزين الكمبيوتر للخلية الذاكرة مع النبضات الكهرومغناطيسية تردد تيراهيرتز (المصدر: معهد تكنولوجيا موسكو للفيزياء)

ومع ذلك، فإن الأثر الرئيسي للتنمية التكنولوجية للتيراهيرتز هو: عدم وجود استقرار ومصدر كفاءة باعث تيراهيرتز وكاشف.

ابتكار

اليوم، أريد أن أعرض إنجازا جديدا للجميع، وسيقود ذلك من خلال تطوير عملية وفعالة من جيل موجة تيراهيرتز وكشف الجهاز لفتح الطريق.

في الآونة الأخيرة، وجامعة كاليفورنيا ريفرسايد الفيزياء قصفت رقيقة أشباه الموصلات "ساندويتش" من نبضات الليزر القوية لإنشاء "الإلكتروني السائل" في درجة حرارة الغرفة الأولى. ومن المتوقع أن الدراسة لجلب المستخدمة في الاتصالات الفضاء الخارجي، والكشف عن السرطان، والكشف عن أمن جهاز تيراهيرتز.

في الجهاز يتكون من مادة رقيقة، والإلكترونات والثقوب مماثلة مكثف إلى قطرات الماء السائل. (المصدر: جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد)

4 فبراير، جامعة كاليفورنيا ريفرسايد الفيزيائيين إلى نتائج بحثهم الذي نشر على الانترنت في دورية "الطبيعة الضوئيات." أستاذ الفيزياء في جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد، قائد فريق البحث ناثانيل غابور الكم مختبر الضوئيات غير المادي. وتشمل غيرها من مؤلفي أيضا أعضاء تريفور آرب المختبر ودينيس Pleskot، وأستاذ الفيزياء وعلم الفلك فيفيك العاجي.

تكنولوجيا

في تجاربهم، وقد شيدت العلماء هيكل شطيرة رقيقة، وطبقة أشباه الموصلات الموليبدينوم ditelluride وضعه بين طبقتين من الجرافين. هذا الهيكل الهرمي من عرض جزيء DNA واحد فقط أسمك قليلا. وبعد ذلك قصفت هذه المواد مع نبضة ليزر فائقة السرعة (1000 إلى تريليون من الثانية إلى قياس).

(المصدر: جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد)

قال جابور: "بشكل عام، من خلال أشباه الموصلات مثل السيليكون، الإثارة ليزر لخلق الإلكترونات والثقوب في ينتشر المادية حوالي (له العكس تهمة إلى الإلكترونية)، يتم تعريف الغاز بذلك." ومع ذلك، في تجاربهم، كشف الباحثون علامات يعادل السائل المكثف. هذا السائل يحتوي على خاصية مماثلة لالسائل التقليدية (مثل الماء)، ولكن ليس مصنوع من جزيئات، ولكن الثقوب أشباه الموصلات والإلكترونات.

قال جابور: "نحن حقن الطاقة في النظام، ولكن لم أر أي شيء، ثم فجأة، وجدنا مواد لتشكل ما نسميه" غير طبيعية photocurrent حلقة "نحن ندرك أن هذا السائل بسبب ذلك. مثل قطرات الماء عن النمو، بدلا من تتصرف مثل الغاز الذي ".

وقال: "ومع ذلك، ما فاجأ لنا حقا هو أنه ينتج في درجة حرارة الغرفة قبل، أنشأ الباحثون هذا الإلكترون - السائل حفرة، ولكن فقط عند درجة حرارة أقل من الفضاء الخارجي. في ظل الظروف ".

وقال غابور خصائص الإلكترونية لهذه القطرات، سيسهل العمل مع كفاءة غير مسبوقة في تطوير الأجهزة البصرية الالكترونية تيراهيرتز المنطقة الطيفية.

في إجراء مزيد من الدراسات الإلكترون - حفرة بعد "بركة نانو"، والعلماء لاستكشاف ممتلكاتهم السائلة مثل التوتر السطحي.

قال جابور: "في الوقت الراهن، ونحن لا نعرف حتى الآن كيف الكثير من خصائص السائل من هذا السائل، ولذلك فمن المهم تحديد هذه الخصائص السائلة."

تعتزم غابور أيضا إلى استخدام التكنولوجيا لتوسيع الظواهر الفيزيائية الأساسية. على سبيل المثال، تبريد "الإلكترون - حفرة" السائل إلى درجة حرارة منخفضة للغاية، فإنه سيتم تحويلها إلى الخصائص الفيزيائية الفريدة وجود "كمية السائل"، وذلك أن الأصل يمكن أن تكشف عن المواد الجديدة.

في تجاربهم، استخدم الباحثون اثنين من التكنولوجيات الرئيسية. لبناء هذه اثنين من الموليبدينوم تيلوريد هيكل شطيرة رقيقة تتكون من الجرافين، فإنها تستخدم تقنية تعرف باسم "الصحافة مرونة" في. يستخدم هذا الأسلوب البوليمر لاصق، لالتقاط طبقة الجرافين، وطبقة أشباه الموصلات ذرات سمك المكدس.

وعلاوة على ذلك، من أجل ضخ الطاقة في السندويشات أشباه الموصلات ونتائج التصوير، وكانوا من قبل غابور آرب وتطوير "متعددة معلمة ردا على المجهر الضوئي الديناميكي". في هذه التقنية، وارتفاع سرعة نبض شعاع الليزر، لمسح العينة يتم التلاعب بها، التيار البصرية الناتجة عن التعيين.

بتطوير نوع جديد من مجهر يستخدم في الملاحظة الأولى من الظروف المحيطة الحبرية. (المصدر: جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد)

قيمة

هذه الدراسة ليس فقط يجعل استكشاف الفيزياء الأساسية تصبح مسألة محتملة على نطاق صغير، ولكن أيضا على تسهيل الوصول إلى المواد الكم (تم تصميم الهيكل على المقياس الذري) لحقبة جديدة.

وقال غابور الارسال والاستقبال تيراهيرتز يمكن استخدام لنظام الاتصالات عالية السرعة في الفضاء الخارجي. وبالإضافة إلى ذلك، وهذا - من المتوقع أن تصبح أساسا لجهاز كمبيوتر الكم، والتي من المتوقع أن تصبح أصغر حجما بكثير من الدوائر السيليكون المستخدمة اليوم "الإلكترون حفرة" السائل.

قال جابور، وبصفة عامة، فإن تقنية مختبره يستخدم أن تكون أساسا لتصميم حجم "المواد الكم" الذرية، والسماح الالكترونيات مراقبة دقيقة لإنتاج مجموعة متنوعة من أداء جديد محتمل.

الكلمة

ضوء الليزر، تيراهيرتز، وأشباه الموصلات، الجرافين، الكم

المواد المرجعية

[1] https://news.ucr.edu/articles/2019/02/04/uc-riverside-physicists-create-exotic-electron-liquid

[2] تريفور B. آرب، دينيس Pleskot، فيفيك العاجي، ناثانيل M. جابور. السائل الإلكترون حفرة في فان دير فال heterostructure ضوئية في درجة حرارة الغرفة . الطبيعة الضوئيات، 2019، دوى: 10.1038 / S41566-019-0349-Y