Οι εξαιρετικά γρήγοροι διακόπτες είναι απαραίτητες συσκευές για βασική έρευνα και τεχνολογική ανάπτυξη. Τα κυκλώματα είναι το θεμέλιο για όλες τις δραστηριότητες υπολογιστών και smartphone. Η ταχύτητα λειτουργίας ενός υπολογιστή καθορίζεται από το πόσο γρήγορα ένα στοιχείο μπορεί να μεταβεί μεταξύ μηδέν και ενός. Η ηλεκτρική μεταγωγή γίνεται εφικτή από ημιαγωγούς, οι οποίοι χρησιμοποιούνται στους σύγχρονους υπολογιστές.
Γερμανοί ερευνητές στο Ruhr University Bochum έχουν δημιουργήσει έναν διακόπτη με βάση το νερό που λειτουργεί εξαιρετικά γρήγορα. Μέσα σε λιγότερο από ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου (10-12 δευτερόλεπτα), ένας σύντομος αλλά έντονος παλμός λέιζερ μετατρέπει το νερό σε αγώγιμη κατάσταση, η οποία δρα σχεδόν σαν μέταλλο. Αυτό το κάνει πιο γρήγορο από το γνωστό ρεύμα πιο γρήγορο ημιαγωγός ταχύτητα μεταγωγής.
Ο Claudius Hoberg από το Ruhr Explores Solvation Cluster of Excellence RESOLV και οι συνεργάτες του αποκάλυψαν μια πιθανή νέα προσέγγιση σε κυκλώματα με βάση το νερό. Το νερό στο οποίο οι ερευνητές είχαν διαλύσει ιόντα ιωδίου -αλατόνερο, με άλλα λόγια- εξατμίζεται από ένα προσαρμοσμένο ακροφύσιο έτσι ώστε να ρέει ως πεπλατυσμένος πίδακας με πάχος μόλις λίγων μικρομέτρων.
Στη συνέχεια, αυτός ο πίδακας νερού περνάει έναν σύντομο αλλά ισχυρό παλμό λέιζερ. Το λέιζερ κάνει το νερό να γίνει απότομα αγώγιμο σε συχνότητες terahertz, παρουσιάζοντας ιδιότητες παρόμοιες με αυτές ενός μετάλλου όταν απελευθερώνει ηλεκτρόνια από το άλας που είναι διαλυμένο σε αυτό. Το νερό λειτουργεί ως απίστευτα γρήγορος διακόπτης λόγω του βραχυκυκλώματος του παλμού λέιζερ (10-14 δευτερόλεπτα) διάρκεια.
Κλαύδιος Χόμπεργκ είπε, «Ταχύτητα 10-12 δευτερόλεπτα παρατηρήθηκε στην περιοχή terahertz. Ένα δεύτερο λέιζερ ανιχνεύει την κατάσταση του νερού».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Adrian Buchmann, Claudius Hoberg, Fabio Novelli: Ένας εξαιρετικά γρήγορος διακόπτης υγρού για ακτινοβολία terahertz, σε APL Photonics, 2022, DOI: 10.1063/5.0130236
