استعراض
في الآونة الأخيرة، قاد الجامعة التقنية في ميونيخ، ألمانيا، وفريق البحث أول استخدام الناجح لعدد قليل فقط من نانومتر في هوائي مصغر حجم مأكل، ويولد تردد 10THz القصر النبض الكهربائي على الرقاقة، ورقاقة من خلال هذه النبضات الكهربائية ل الأنواع في الطريقة التي تسيطر عليها لقراءتها.
خلفية
تردد الأجهزة الإلكترونية التقليدية عادة ما يصل إلى حوالي 100GHz. الأجهزة الضوئية بدأت 10THz من الموجات الكهرومغناطيسية. هذا النطاق الترددي (100GHz ~ 10THz)، يطلق على الموجات الكهرومغناطيسية أيضا باسم "موجة تيراهيرتز".
استخدام التكنولوجيا تيراهيرتز موجة واسع جدا، مثل: علم الفلك الراديوي، والطب، والاتصالات، والرادار، والتدابير المضادة الإلكترونية، والأسلحة الكهرومغناطيسية، الاختبارات غير المدمرة والعسكرية والعديد من المجالات الأخرى. من أجل أن نتمكن من جعل فهم أكثر مباشرة من تطبيق تيراهيرتز التكنولوجيا، دعونا نلقي نظرة على الماضي، وأنا قدمت اثنين من الحالات النموذجية:
1) استخدم الباحثون MIT تيراهيرتز التكنولوجيا، والتصوير عن محتويات صفحات الكتاب على جانب واحد. بهذه الطريقة، لا تحتاج لفتح الكتاب، يمكنك أن تقرأ محتوياته.
(المصدر: برمك حشمت)
2) معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا (MIPT) العلماء وزملائهم وضعت جنبا إلى جنب مع ألمانيا والدولة وحدة التحول تخزين الكمبيوتر هولندا المخزنة مع الكهرومغناطيسية الفرقة نبض تيراهيرتز، أسرع من التبديل المغناطيسي الآلاف من المرات أسرع.
(المصدر: معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا)
ومع ذلك، في الجيل مدى التردد تيراهيرتز، التحويل، عنصر الكشف عن إشارة من الصعب جدا تحقيقه.
ابتكار
في الآونة الأخيرة، قاد الجامعة التقنية في ميونيخ، ألمانيا، وفريق البحث أول استخدام الناجح فقط بضعة نانوميتر في الهوائي المعادن حجم لتوليد القصر النبضات الكهربائية على رقاقة، ثم قم بتشغيل بضعة ملليمترات في إشارة على السطح، وفي التحكم يقرأ لهم.
تجارب من قبل المجلس الأوروبي للبحوث (ERC) من مشروع "NanoREAL" والتمويل (NIM) "الابتكار العنقودية نانوسيستيمس ميونيخ".
كما هو مبين أدناه: المنبعث من الليزر مضخة (من اليسار) نبض الفيمتو ثانية توليد ورقة تردد THz للنبضة كهربائية. بواسطة الليزر على حق الحصول على المعلومات للقراءة مرة أخرى.
(المصدر: كريستوف هومان / NIM، Holleitner / توم)
تستخدم توم الفيزياء الكسندر Holleitner وراينهارد Kienberger هوائي مصغر مأكل بنجاح، تردد النبضات الكهربائية المولدة 10THz وتشغيلها من خلال النبضات الكهربائية رقاقة. ودعا الباحثون "مأكل" الهوائي، بسبب شكلها. أنها تزيد من كثافة الضوء على سطح المعدن.
تكنولوجيا
شكل الهوائي هو المهم. غير متناظرة: هيكل الجانب من المعدن أكثر وضوحا نانو الحجم من الجانب الآخر. عندما ركزت عدسة نبضات الليزر تثير الهوائي، إلى جانب نقل هوائي الكتروني من غيض من الجانب الآخر أكثر ثابتا نسبيا. تيار سوف تتدفق بين نقاط الاتصال اثنين يتم إنشاؤها، ولكن فقط في الحالة التي يكون فيها هو متحمس الهوائي بواسطة الليزر.
كما هو مبين أدناه: وجود غير المتماثلة مصنوعة من الذهب على الياقوت مأكل الإلكترون صورة مجهرية من هوائي رقاقة.
(المصدر: A Holleitner / توم).
وقالت كريستوف Karnetzky الكتاب الرائدة: "في التأثير الكهروضوئي، الإلكترونات من نبض المعدنية الخفيفة في الفراغ الناجم في جميع تأثيرات الإضاءة أقوى من جانب طرف، لتوليد التأثير الكهروضوئي ندرج كمية صغيرة من التيار .."
نبضات الضوء دائم سوى عدد قليل من فمتوثانية (1 الفيمتو ثانية واحدة فقط من الثانية تريليون ألف واحد)، وتبعا لذلك، الهوائي النبض الكهربائي هو أيضا قصيرة جدا. من وجهة نظر تقنية، وهذا الترتيب هو المثير للاهتمام بشكل خاص، منذ هوائي يمكن دمجها في حجم الدائرة نانو تيراهيرتز فقط بضعة ملليمترات.
وقال Karnetzky، وبهذه الطريقة، تردد 10THz إشارة التردد القصر تيراهيرتز 200THz الفيمتو ثانية نبضات الليزر يمكن أن تتولد على رقاقة الدائرة.
واستخدم الباحثون الياقوت كمادة رقاقة لأنه لن يكون حافزا البصرية، وانها لن تتدخل. وبالنظر إلى الاستخدام العملي المستقبل، كما أنها تستخدم في تطبيقات الإنترنت التقليدية الألياف الطول الموجي ليزر 1.5 متر.
Holleitner وزملاؤه ديه الاكتشاف المذهل آخر: استخدمت علاقة غير الخطية نبض الإثارة وتيراهيرتز السلطة البقول مع الليزر. هذا يدل على أن هوائيات التأثير الكهروضوئي من قبل كل نبضة الضوء في امتصاص multiphoton تسببت.
قيمة
وهذه التكنولوجيا تسهل تطوير قوية جهاز تيراهيرتز الجديد. وبالإضافة إلى ذلك، قال الكسندر Holleitner: "لذلك بسرعة، فإنه لم تكن موجودة قبل نبض على قطعة غير الخطية" انه يأمل في استخدام هذا التأثير، لاستكشاف تأثير انتقال النفق أسرع في الهوائي، وتطبيقها على الموت.
الكلمة
تيراهيرتز، ورقائق، والليزر
المواد المرجعية
[1] https://www.tum.de/nc/en/about-tum/news/press-releases/detail/article/34767/
[2] C. Karnetzky، P. زيمرمان، C. Trummer، C. دوك-سييرا، M. Wrle، R. Kienberger، A. Holleitner. نحو الالكترونيات الفيمتو ثانية على رقاقة على أساس plasmonic الإلكترون الساخن نانو بواعث. طبيعة الاتصالات 25 يونيو 2018 - دوى: 10.1038 / s41467-018-04666 ذ
