近日，美國(guó)羅切斯特大學(xué)的一名研究人員成功預(yù)測(cè)了激光脈沖可以在納米尺度上產(chǎn)生超快電流，這標(biāo)志著利用激光控制電子的一個(gè)新領(lǐng)域。
＂你不會(huì)用它來(lái)制造一輛車(chē)，但你可以比以前更快地產(chǎn)生電流。你將能夠開(kāi)發(fā)出十億分之一米長(zhǎng)（納米尺度）的電子電路，其工作時(shí)間是十億分之一秒（飛秒）。但更重要的是，這是一個(gè)很好的例子，它展示了不同的物質(zhì)在脫離平衡的情況下性質(zhì)是如何表現(xiàn)的。激光猛烈地撼動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)，從而完全改變了它的性質(zhì)。這意味著我們可以利用光來(lái)調(diào)節(jié)物質(zhì)的性質(zhì)。＂助理教授Ignacio Franco說(shuō)。
早在2007年，F(xiàn)ranco作為主要作者在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表論文稱(chēng)，在飛秒激光脈沖照射下的分子電線(xiàn)中，可以產(chǎn)生極其強(qiáng)大的超快電流。分子線(xiàn)是指線(xiàn)性碳鏈，能連接到金屬觸點(diǎn)形成一個(gè)納米級(jí)的結(jié)。電流的產(chǎn)生源自斯塔克效應(yīng)（Stark effect），在這種情況下，由于激光外部電場(chǎng)的存在，物質(zhì)的能級(jí)會(huì)發(fā)生改變，從而可用來(lái)控制分子和金屬觸點(diǎn)之間的能級(jí)排列。但因?yàn)闊o(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)建立一個(gè)如此小的連接點(diǎn)并記錄在激光破壞電線(xiàn)之前發(fā)生的事情，當(dāng)時(shí)這個(gè)理論就此止步了。
2013年，由馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所的Ferenc Krausz領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)通過(guò)將不同的納米玻璃連接到兩個(gè)金電極，然后暴露給激光脈沖，產(chǎn)生了超高速電流。但該現(xiàn)象的具體動(dòng)力學(xué)機(jī)制并不清楚。
目前，不斷有研究人員提出不同的機(jī)理假設(shè)。即使材料不同，F(xiàn)ranco還是認(rèn)為是相同的斯塔克效應(yīng)機(jī)制在起作用。于是他們使用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，歷時(shí)4年終于證實(shí)了這一點(diǎn)。
這項(xiàng)研究成果已發(fā)表在《自然通訊》上。
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