Ultraschnelle Schalter sind unverzichtbare Geräte für Grundlagenforschung und technologische Entwicklung. Schaltkreise sind die Grundlage für alle Computer- und Smartphone-Aktivitäten. Die Geschwindigkeit eines Computerbetriebs wird dadurch bestimmt, wie schnell eine Komponente zwischen Null und Eins wechseln kann. Elektrisches Schalten wird durch Halbleiter ermöglicht, die in modernen Computern eingesetzt werden.
Deutsche Forscher am Ruhr-Universität Bochum haben einen wasserbasierten Schalter entwickelt, der extrem schnell funktioniert. Innerhalb von weniger als einer Billionstelsekunde (10-12 Sekunden) verwandelt ein kurzer, aber intensiver Laserpuls Wasser in einen leitenden Zustand, der fast wie ein Metall wirkt. Damit ist es schneller als der derzeit schnellste bekannte Halbleiter Schaltgeschwindigkeit.
Claudius Hoberg vom Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation RESOLV und seine Kollegen haben einen möglichen neuartigen Ansatz für wasserbasierte Kreisläufe vorgestellt. Das Wasser, in dem die Forscher Jodidionen gelöst hatten – also Salzwasser –, wird durch eine speziell angefertigte Düse so aufgefächert, dass es als abgeflachter Strahl mit einer Dicke von nur wenigen Mikrometern ausströmt.
Anschließend wird diesem Wasserstrahl ein kurzer, aber starker Laserimpuls zugeführt. Durch den Laser wird das Wasser bei Terahertz-Frequenzen schlagartig leitfähig und weist Eigenschaften auf, die denen eines Metalls ähneln, wenn es Elektronen aus dem darin gelösten Salz abgibt. Aufgrund der kurzen Dauer des Laserpulses (10) fungiert das Wasser als unglaublich schneller Schalter-14 Sekunden) Länge.
Claudius Hoberg sagte, „Eine Geschwindigkeit von 10-12 Sekunden wurde im Terahertz-Bereich beobachtet. Ein zweiter Laser prüft den Zustand des Wassers.“
Journal Referenz:
- Adrian Buchmann, Claudius Hoberg, Fabio Novelli: Ein ultraschneller Flüssigkeitsschalter für Terahertzstrahlung, in APL Photonik, 2022, DOI: 10.1063/5.0130236
