Физичари развија уред кој функционира како еден вид електронски светилник, емитувајќи зрак електрони кој може да се контролира со светлина, без потреба од надворешен извор на електрична енергија. Откритието би можело да ги унапреди квантните технологии, од компјутери до телекомуникации, и се базира на насочен проток на електрони кои напојуваат речиси секој аспект од современиот живот. Истражувањето го спроведе тим од Универзитетот во Мичиген.
Електроните ги почитуваат правилата на квантниот свет, што значи дека тие покажуваат однесувања кои немаат еквивалент во макроскопскиот свет, како што е суперпозицијата, што им овозможува да постојат во повеќе состојби истовремено. Нова студија открива нови принципи и нуди аналогија од реалниот свет што помага да се разберат овие невидливи процеси.
Уредот користи два ласерски зраци со различни бои во невидливиот инфрацрвен спектар за да го контролира протокот на електрони низ полупроводник. Ова создава ефект што е различен од стандардниот начин на генерирање струја.
„Ова не е вообичаениот начин на работа. Кога размислувате за електрони што се движат низ материјал, тие се движат затоа што сте примениле електрично поле, па затоа се одбиваат и полека патуваат низ материјалите. Тука со помош на светлината, всушност, можете да „исфрлите“ електрони во одредена насока без да примените електрично поле“ објаснува Стивен Кандиф, експериментален физичар на Универзитетот во Мичиген и главен автор на студијата.
Тимот, кој беше поддржан од Националната научна фондација на САД (NSF), вели дека струјата генерирана од овој процес е „балистичка“. Ова значи дека електроните патуваат по патека одредена од нивната почетна брзина, за разлика од вообичаените дифузни струи, каде што електроните постојано се судираат со нечистотии и дефекти во материјалот.
„Веројатно најизненадувачкото е што струите произведени од овој процес воопшто можат да се детектираат со уредот што го изградивме“, рече Кандиф.
Истражувачите го изградија уредот во Нанофабрикацискиот центар Лури (LNF) на Универзитетот во Мичиген. Еден од главните предизвици беше да се дизајнира експериментална поставеност што не воведува надворешни електрични полиња, бидејќи тие би можеле да влијаат на резултатите.
„Тоа беше најголемиот предизвик за мене бидејќи не постои стандарден начин да се направи тоа. Затоа работев со персоналот на LNF за да пробам различни процеси и температури сè додека не смисливме процес на производство.“ вели Јиминг Гонг, прв автор на студијата.
Претходната работа веќе покажа дека само светлината може да обезбеди енергија за движење на електрони. Кандиф вели дека проектот произлегол од неговата претходна работа на развој на фазно-чувствителен детектор за стабилизирање на таканаречените фреквентни чешли, клучни алатки за прецизна контрола на електромагнетните бранови.
Новото истражување се темели на овие наоди и покажува дека светлината може да се користи и за насочување на електрони во форма на зрак. „Светлината повеќе не е само за вклучување на електрична енергија; сега ја насочува“, објаснува Кандиф. Зракот не е насочен со физичка ротација, туку со ротирање на поларизацијата или насоката на осцилациите на светлината.
Работата, исто така, потврдува предвидување на теоретскиот физичар Џон Сајп од Универзитетот во Торонто. Тој и неговите колеги теоретизираа дека таквата експериментална поставеност би произвела зрак од фокусирани електрони без примена на напон. Механизмот зад ова е познат како квантна интерференција, фундаментален квантен процес во кој брановите функции на честичките можат да бидат конструктивно или деструктивно усогласени.
Во иднина ова истражување би можело да помогне во разјаснувањето на квантната геометрија на материјалите, која го одредува нивното фундаментално однесување. Ова би можело да го унапреди квантното сензорирање, техниките за снимање и телекомуникациите, оптимизирајќи го преносот на сигнали и обемот на податоци.
Исто така, примената на квантна интерференција би можела значително да ги забрза компјутерските процеси со зголемување на веројатноста за добивање на посакуваните решенија и потиснување на несаканите. Овој напредок би можел да помогне во понатамошното истражување на субатомските честички и полињата што го регулираат опипливиот свет.
Истражувањето е објавено во списанието Physical Review Letters.
(Index.hr/ScienceAlert)
(фото: Wikimedia)
