Elektronit käyttäytyvät grafeenissa kuin valo

07.10.2016

Columbia-pn-junction-300-t.jpgTutkijat ovat havainneet, että elektronit matkivat valon käyttäytymistä grafeenissa. Havainto saattaa mahdollistaa uuden pienen tehonkulutuksen elektroniikan ja johtaa uusia kokeellisiin antureihin.

Columbian ja Virginian yliopistojen tutkijoiden ryhmä on vahvistanut ensimmäistä kertaa elektronien negatiivisen ja positiivisen taittumisen niiden kulkiessa johtavassa materiaalissa kahden eri alueen rajan yli.

Grafeenilla tehty koe osoitti, että atomisen ohuessa materiaalissa elektronit käyttäytyvät kuin taittuvat valonsäteet, joita voidaan manipuloida optisilla laitteilla kuten linsseillä ja prismoilla.

Käyttämällä linssiä ohjaamaan elektronien "sädettä" elektrodien välillä voisi olla tehokas tapa ratkaista yksi kriittisistä pullonkauloista saavuttaa nopeampaa ja energiatehokkaampaa elektroniikkaa, toteavat tutkijat tiedotteessaan.

"Nämä havainnot voivat myös mahdollistaa uudenlaiset kokeelliset tutkimuslaitteet. Esimerkiksi elektronilinssistä voisi tehdä mikropiirin sisäisen version elektronimikroskoopista, jolla voi tehdä atomitason kuvausta ja diagnostiikkaa. Muut optiikan innoittamat komponentit, kuten säteenjakajat ja interferometrit, voisivat lisäksi mahdollistaa uudenlaiset tutkimukset elektronien kvanttiluonteesta kiinteässä aineessa."

Erittäin puhtaissa johteissa elektronit voivat kulkea pitkin suoria linjoja kuten valonsäteet, jolloin optiikan kaltaisia tilanteita voi syntyä. Materiaaleissa, elektronitiheydellä on taitekertoimen rooli ja elektronit taittuvat kun ne kulkevat yhden tiheyden alueelta toiseen.

Mutta toisin kuin optisissa materiaaleissa, jossa negatiivisen indeksin metamateriaalin luonti on merkittävä tekninen haaste, negatiivinen elektronien taittuminen ilmenee luontaisesti kiinteiden materiaalien pn-liitoksissa silloin kun sironta on minimoitu.

Tutkimustyön kokeellinen data ja teoreettinen simulointi tuottivat tutkijoille visuaalisen kartan taittumisesta. Näin ne vahvistivat ensi kertaa Snellin lakina ja Fresnel kertoimena tunnetut optiset ilmiöt elektroneille.
06.05.2021Kohti tehokasta anoditonta natriumakkua
05.05.2021Nanorakenteinen laite pysäyttää valon radallaan
04.05.2021Aivomainen transistoripiiri
03.05.2021Täysin kierrätettävää printtielektroniikkaa
30.04.2021Enemmän kuin kubitti: Kvanttilaskentaa kutriteilla
29.04.2021Interferometriaa elektroneilla
28.04.2021Twistroniikkaa paksummillakin materiaaleilla
27.04.2021Läpimurto puolijohteiselle käytännön spintroniikalle
26.04.2021Päihittää Boltzmanin tyrannian
23.04.2021Eläviä koneita tulevaisuudessa?

Siirry arkistoon »