Veepõhine lüliti ületab pooljuhtseadmeid

Saksa füüsikute kolmik on välja töötanud laseriga juhitava veepõhise lüliti, mis töötab kaks korda kiiremini kui olemasolevad pooljuhtlülitid. Adrian Buchmann, Claudius Hoberg, Fabio Novelli Ruhri ülikoolis kasutas Bochum ultralühike laserimpulssi, et tekitada vedelas veejoas ajutine metallitaoline olek. See muutis terahertsiimpulsside edastamist vaid kümnete femtosekundite pikkuses ajaskaalas.

Kuna uusimad pooljuhtidel põhinevad lülitid lähenevad nende töökiiruse ülempiirile, otsivad teadlased kiiremaid viise signaalide vahetamiseks. Üks ootamatu koht, kust inspiratsiooni otsida, on vee uudishimulik käitumine ekstreemsetes tingimustes – näiteks sügaval jäähiiglaslike planeetide sees või võimsate laserite abil.

Molekulaardünaamika simulatsioonid näitavad, et vesi siseneb metallilisesse olekusse rõhul 300 GPa ja temperatuuril 7000 K. Kuigi Maal selliseid tingimusi ei esine, on võimalik, et see olek aitab kaasa Uraani ja Neptuuni magnetväljadele. Selle efekti uurimiseks kodule lähemal on hiljutised katsed kasutanud võimsaid ülilühikesi laserimpulsse, et käivitada veepõhistes lahendustes fotoionisatsioon, luues põgusaid metallisarnaseid seisundeid.

Vedeliku juga

Uuringu käigus tulistas kolmik Bochumis laserimpulsse naatriumjodiidi veepõhisele lahusele. Lahust pihustati spetsiaalsest düüsist, mis tasandas vedelikujoa mikroni paksuseks leheks. Kui neile allutati intensiivne optiline laserimpulss, mis kestis 50 fs, ergastuvad jodiidiioonide elektronid vedela vee juhtivusriba. See "pumba" impulss paneb vee vähemalt ajutiselt käituma nagu metall.

Vesi osutub liidestes elektriliselt surnuks

Selles metallitaolises olekus on vee optilised omadused ajutiselt muutunud. Selle muutuse tuvastamiseks lasid Buchmann, Hoberg ja Novelli vette terahertskiirguse "sondi" impulsi ja mõõtsid, kui suur osa sondi impulssist vee kaudu edastati. Kui pumba ja sondi impulsid kattusid nulli viivitusega, leidsid nad, et ülekanne langes 20% võrreldes ülekandega pumba impulsi puudumisel. Pumba ja sondi vahelist viivitust suurendades otsustas meeskond, et vee lõdvestamiseks metallist normaalsesse olekusse kulus vaid 70 fs.

Teraherts-sondi impulsid olid umbes 1 ps pikad, mis on oluliselt pikem kui pumba impulss ja vee lõõgastusaeg. See võimaldas meeskonnal muuta edastatud sondiimpulsside kuju, nihutades impulsside sagedusi kõrgematele väärtustele. Kolmik ütleb, et sellel sagedust muutval efektil võib olla katsetes kasulikke rakendusi.

Vaadates kaugemale tulevikku, loodab kolmik, et tema uurimus võib sillutada teed uuele veeelektroonika valdkonnale. Vaid 70 fs lülitusajaga on vesi juba kaks korda kiirem kui parimad pooljuhtlülitid, mille oleku muutmiseks kulub umbes 150 fs.

Uuringut kirjeldatakse artiklis APL fotoonika.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/water-based-switch-outpaces-semiconductor-devices/