Завуалированные энергии в алмазах могут увеличить скорость технологий в тысячу раз

Наблюдения за монокристаллическими алмазами под действием света привели к выявлению феномена виртуальных вертикальных переходов, что открывает возможности для разработки абсолютно новых сверхбыстрых технологических решений.Ученые доказали, что виртуальные заряды — кратковременные носители заряда, активируемые только при взаимодействии со светом, — играют ключевую роль в понимании того, как материалы реагируют на сверхбыстрые лазерные импульсы.Источник: Unsplash

Понимание внутренних процессов, происходящих в материале под воздействием сверхкоротких световых импульсов, остается одной из важнейших задач физики конденсированного состояния и современной фотоники. Новое исследование, проведенное группой ученых под руководством Миланского технического университета, освещает ранее недооцененный, но значимый аспект — влияние виртуальных зарядов. Эти заряды появляются временно при взаимодействии материала со светом и имеют решающее значение для формирования реакционной способности материала, сообщает ScienceDaily.

Исследование сосредоточено на изучении поведения монокристаллических алмазов, которые подвергались воздействию сверхкоротких световых импульсов длительностью всего несколько аттосекунд (одна квинтиллионная доля секунды). Для наблюдения за этими явлениями была использована современная методика, известная как спектроскопия нестационарного отражения в аттосекундном масштабе.

Сравнение полученных экспериментальных данных с современными методами компьютерного моделирования позволило ученым обнаружить эффект виртуальных вертикальных переходов между электронными зонами материала. Это открытие меняет восприятие взаимодействия света с твердыми телами, даже в экстремальных условиях, которые ранее объяснялись исключительно движением реальных зарядов.

«Наши эксперименты показывают, что учет возбуждения виртуальных носителей заряда, развивающегося буквально за несколько аттосекунд, необходим для адекватного описания быстрых оптических реакций твердых тел», — комментирует профессор Маттео Луккини, старший автор исследования и сотрудник лаборатории CNR-IFN. По словам эксперта, полученные результаты знаменуют собой важный шаг в развитии сверхбыстрых технологий в электронике.

Научный прорыв создает предпосылки для проектирования совершенно нового поколения сверхскоростных оптических устройств, включая переключатели и модуляторы, функционирующие на частоте петагерцового диапазона, что примерно в тысячу раз превосходит скорость современных электронных приборов. Успех в разработке таких технологий возможен благодаря глубокому пониманию роли как реальных, так и виртуальных зарядов, вовлеченных в процессы взаимодействия света с материалами.

Фото: hi-tech.mail.ru