Công tắc dựa trên nước vượt xa các thiết bị bán dẫn

Một công tắc dựa trên nước được điều khiển bằng tia laser hoạt động nhanh gấp đôi so với các công tắc bán dẫn hiện có đã được phát triển bởi bộ ba nhà vật lý ở Đức. Diễn viên:Adrian BuchmannCludius HobergFabio Novelli tại Đại học Ruhr Bochum đã sử dụng một xung laser cực ngắn để tạo ra một trạng thái giống như kim loại tạm thời trong một tia nước lỏng. Điều này đã thay đổi việc truyền các xung terahertz trong khoảng thời gian chỉ vài chục femto giây.

Khi các thiết bị chuyển mạch dựa trên chất bán dẫn mới nhất đạt đến giới hạn trên cơ bản về tốc độ chúng có thể hoạt động, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các cách chuyển đổi tín hiệu nhanh hơn. Một nơi bất ngờ để tìm kiếm nguồn cảm hứng là hành vi kỳ lạ của nước trong những điều kiện khắc nghiệt – chẳng hạn như nước nằm sâu bên trong các hành tinh băng khổng lồ hoặc được tạo ra bởi tia laze cực mạnh.

Mô phỏng động lực học phân tử cho thấy nước chuyển sang trạng thái kim loại ở áp suất 300 GPa và nhiệt độ 7000 K. Mặc dù những điều kiện như vậy không xảy ra trên Trái đất, nhưng có thể trạng thái này góp phần tạo ra từ trường của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Để nghiên cứu hiệu ứng này gần nhà hơn, các thí nghiệm gần đây đã sử dụng các xung laze cực ngắn, mạnh mẽ để kích hoạt quá trình quang ion hóa trong các dung dịch gốc nước – tạo ra các trạng thái giống như kim loại thoáng qua.

máy bay phản lực chất lỏng

Trong nghiên cứu, bộ ba ở Bochum đã bắn các xung laze vào dung dịch natri iodua gốc nước. Dung dịch được phun ra từ một vòi phun chuyên dụng, làm phẳng tia chất lỏng thành một tấm dày cỡ micron. Khi chịu một xung laser quang học cường độ cao kéo dài trong 50 fs, các electron từ các ion iodua bị kích thích vào dải dẫn của nước lỏng. Xung "bơm" này làm cho nước hoạt động giống như kim loại, ít nhất là tạm thời.

Nước chứng tỏ bị chết điện tại các giao diện

Khi ở trạng thái giống như kim loại này, tính chất quang học của nước tạm thời bị thay đổi. Để phát hiện sự thay đổi này, Buchmann, Hoberg và Novelli đã bắn một xung bức xạ terahertz “thăm dò” vào nước và đo xem xung thăm dò được truyền qua nước bao nhiêu phần trăm. Khi các xung bơm và đầu dò chồng lên nhau với độ trễ bằng 20, họ nhận thấy rằng quá trình truyền giảm 70% so với truyền khi không có xung bơm. Bằng cách tăng độ trễ giữa máy bơm và đầu dò, nhóm nghiên cứu đã xác định rằng chỉ mất XNUMX giây để nước chuyển từ trạng thái kim loại sang trạng thái bình thường.

Các xung thăm dò terahertz dài khoảng 1 ps, dài hơn đáng kể so với xung bơm và thời gian thư giãn của nước. Điều này cho phép nhóm thay đổi hình dạng của các xung thăm dò được truyền đi, chuyển tần số trong các xung sang các giá trị cao hơn. Bộ ba nói rằng hiệu ứng thay đổi tần số này có thể có những ứng dụng hữu ích trong các thí nghiệm.

Nhìn xa hơn về tương lai, bộ ba hy vọng rằng nghiên cứu của họ có thể mở đường cho một lĩnh vực mới “điện tử nước”. Với thời gian chuyển đổi chỉ 70 giây, nước đã nhanh gấp đôi so với các công tắc bán dẫn tốt nhất, vốn mất khoảng 150 giây để thay đổi trạng thái.

Nghiên cứu được mô tả trong Quang tử APL.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/water-based-switch-outpaces-semiconductor-devices/