能夠使用光波而不是電壓信號來控制電子系統(tǒng)是全世界物理學(xué)家的夢想。優(yōu)點是電磁波以petaherz頻率振蕩。這意味著未來的計算機運行速度將比現(xiàn)在快一百萬倍。Friedrich-Alexander-UniversitätErlangen-Nürnberg(FAU)的科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)更接近實現(xiàn)這一目標，因為他們成功地利用超短激光脈沖精確控制石墨烯中的電子。

電子設(shè)備中的電流控制比現(xiàn)在的系統(tǒng)快一百萬倍，這是許多人的夢想。最終，電流控制是最重要的組件之一，因為它負責(zé)數(shù)據(jù)和信號傳輸。如現(xiàn)在的情況，使用光波而不是電壓信號來控制電子流動可以使這個夢想成為現(xiàn)實。然而，到目前為止，由于金屬反射光波并且它們內(nèi)部的電子不受這些光波的影響，因此很難控制金屬中的電子流動。

因此，F(xiàn)AU的物理學(xué)家轉(zhuǎn)向石墨烯，石墨烯是一種半金屬，僅包含一層碳，并且非常薄，足以讓光穿透，使電子能夠運動。在早期的一項研究中，激光物理學(xué)主席的物理學(xué)家已經(jīng)成功地通過使用非常短的激光脈沖在僅一飛秒的時間尺度上產(chǎn)生電信號。這相當(dāng)于十億分之一秒的百萬分之一。在這些極端時間尺度上，電子顯示出它們的量子特性，因為它們的行為像波浪一樣。當(dāng)光子由光場(激光脈沖)驅(qū)動時，電子波在材料中滑動。

控制下

研究人員在目前的研究中更進了一步。他們瞄準了這個光驅(qū)波的第二個激光脈沖。該第二脈沖現(xiàn)在使電子波能夠以二維方式穿過材料。第二激光脈沖可用于偏轉(zhuǎn)，加速或甚至改變電子波的方向。這使得信息能夠通過該波傳輸，這取決于第二脈沖的確切時間，強度和方向?？梢愿M一步。'想象一下，電子波是水中的波。水中的波浪可能因障礙物而分裂，并在通過障礙物時會聚并發(fā)生干擾。根據(jù)子波相對于彼此的位置，它們可以相互放大或相互抵消。我們可以使用第二個激光脈沖有針對性地修改各個子波，從而控制它們的干擾，激光物理學(xué)主席Christian Heide解釋道。一般來說，控制量子現(xiàn)象非常困難，例如在這種情況下電子的波動特性。這是因為當(dāng)電子波與其他電子一起散射并失去其波特性時，很難將電子波保持在材料中。該領(lǐng)域的實驗通常在極低溫度下進行。我們現(xiàn)在可以在室溫下進行這些實驗，因為我們可以使用激光脈沖以如此高的速度控制電子，使得沒有時間用于與其他電子的散射過程。

這意味著科學(xué)家們已經(jīng)在實現(xiàn)可以使用光波控制的電子系統(tǒng)方面取得了重大進展。在接下來的幾年里，他們將研究其他二維材料中的電子是否也可以以相同的方式控制。“也許我們將能夠利用材料研究來改變材料的特性，以便很快就可以制造出可以通過光控制的小晶體管，”Heide說。