Kurkistetaan transistorin sisälle

Tieteelliset tutkimusmenetelmät kaivautuvat yhä syvemmälle aineen ja valon maailmoihin.

Harvardissa kehitetty ja Grazin teknillisessä yliopistossa (TU Graz) on testattu vallankumouksellista uutta metaoptiikkaa mikroskoopeille, jolla on erittäin korkea tila- ja aikaresoluutio. Tällaista linssiä käyttävät mikroskoopit lupaavat täysin uusia tutkimus- ja kehitysmenetelmiä erityisesti puolijohde- ja aurinkokennoteknologiassa.

Mikroskoopin linssi on mahdollistanut äärimmäisen ultraviolettisäteilyn käytön ensimmäistä kertaa. Sen erittäin lyhyt aallonpituus mahdollistaa sen, että se voi seurata ultranopeita fysikaalisia prosesseja attosekuntien aikana.

Sen avulla voi esimerkiksi saada reaaliaikaisia kuvia nykyaikaisten transistorien sisältä tai molekyylien ja atomien vuorovaikutusta valon kanssa.

Mahdolliset sovellukset uudelle attosekuntimikroskopialle ovat moninaiset.

Erityisesti puolijohde- ja aurinkokennoteknologia hyötyy mahdollisuudesta seurata varauksenkuljettajien ultranopeaa liikettä tilassa ja ajassa ensimmäistä kertaa.

Transistoreissa ja optoelektronisissa piireissä prosessit tapahtuvat nykyään muutaman nanometrin alueella ja muutaman attosekunnin aikana.

Luoda uusia materiaalin ominaisuuksia salamannopeasti ja toivotulla tavalla on visio, joka on saanut alkunsa Euroopan laajuisen fysiikan tutkimusryhmän viimeisimmistä löydöistä.

Tiimi käyttää ultralyhyitä ja intensiivisiä valokenttiä tarkkaillakseen suoraan, kuinka eksoottisia energeettisiä tiloja, niin sanottuja Floquet-kaistoja syntyy kiteessä.

Uusien materiaaliominaisuuksien löytäminen riippuu yleensä kyvystämme hallita materiaalin kemiallista koostumusta", sanoo Marburgin yliopiston fyysikko, Dr. Ulrich Höfer. "Toisaalta puhtaasti optinen vaikuttaminen materiaalin ominaisuuksiin voisi johtaa uuteen fysiikan aikakauteen mahdollistamalla uusia toimintoja tarpeen mukaan."

Tutkijoiden mittaukset yllättivät heidät ja arvostelijat sillä havaitut Floquet-kaistat muodostuivat vain yhden optisen syklin jälkeen eli hyvin lyhyessä ajassa.

"Arvostelijat tuskin uskoivat sitä aluksi!" sanoo professori Höfer. Mutta selkeitä kokeellisia tuloksia tukee teoreettinen mallinnus, jonka Dr. Michael Schlueter ja Dr. Michael Sentef loivat.

"Kokeemme avaa mahdollisuuden tehdä suuri määrä transienttisia kvanttitiloja näkyviksi", lisää professori Huber. "Tämä avaa tietä räätälöidyille kvanttifunktioille ja erittäin nopealle elektroniikalle."

Aiheista aiemmin:

Kvanttikuvauksella näkymätön näkyväksi