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激光脉冲产生的电流瞬间撼动物质纳米结构

来源:激光之

  发布:星之球科技

关键词:激光脉冲 激光技术

2018-06-27

 近日,美国罗切斯特大学的一名研究人员成功预测了激光脉冲可以在纳米尺度上产生超快电流,这标志着利用激光控制电子的一个新领域。
"你不会用它来制造一辆车,但你可以比以前更快地产生电流。你将能够开发出十亿分之一米长(纳米尺度)的电子电路,其工作时间是十亿分之一秒(飞秒)。但更重要的是,这是一个很好的例子,它展示了不同的物质在脱离平衡的情况下性质是如何表现的。激光猛烈地撼动纳米结构的结点,从而完全改变了它的性质。这意味着我们可以利用光来调节物质的性质。"助理教授Ignacio Franco说。
早在2007年,Franco作为主要作者在《物理评论快报》上发表论文称,在飞秒激光脉冲照射下的分子电线中,可以产生极其强大的超快电流。分子线是指线性碳链,能连接到金属触点形成一个纳米级的结。电流的产生源自斯塔克效应(Stark effect),在这种情况下,由于激光外部电场的存在,物质的能级会发生改变,从而可用来控制分子和金属触点之间的能级排列。但因为无法用实验来建立一个如此小的连接点并记录在激光破坏电线之前发生的事情,当时这个理论就此止步了。
2013年,由马克斯·普朗克量子光学研究所的Ferenc Krausz领导的团队通过将不同的纳米玻璃连接到两个金电极,然后暴露给激光脉冲,产生了超高速电流。但该现象的具体动力学机制并不清楚。
目前,不断有研究人员提出不同的机理假设。即使材料不同,Franco还是认为是相同的斯塔克效应机制在起作用。于是他们使用超级计算机进行模拟实验,历时4年终于证实了这一点。
这项研究成果已发表在《自然通讯》上。