Фізики дослідили зміну електропровідності діелектриків після впливу на них фемтосекундного лазерного імпульсу і прийшли до надзвичайно нетривіальним висновків. У команду дослідників входили Марк Стокман (Mark Stockman) і Вадим Апальков із Університету штату Джорджія (США), а також група під керівництвом відомого фахівця в області фемтосекундних лазерів Ференца Крауса (Ferenc Krausz) з Інституту квантової оптики Товариства Макса Планка (Німеччина).

Як відомо, метали проводять струм, а діелектрики - ні (не рахуючи пробою, що локально руйнує їх). Ну а напівпровідники ... Втім, читач вже і так здогадався, що роблять напівпровідники, якщо, звичайно, не знав цього досі.

Якщо через кварц у звичайному стані все ж пропустити струм, то це непоправно пошкодить його внутрішню структуру, не кажучи вже про енерговитрати. (Фото Wikimedia Commons.)

Але, як вдалося виявити названим вченим, якщо діелектрик «обстріляти» надкороткими лазерними імпульсами, то на дуже невеликий час він, всупереч назві, отримує можливість проводити струм без найменших пошкоджень власної структури.

Іншими словами, він стає чимось на зразок напівпровідника, у якого перемикання станів відбувається під дією фемтосекундного лазерного імпульсу. Завдяки короткотривалості такої штучно викликаної провідності діелектрик може переходити з одного стану в інший за 1 фемтосекунду (одну квадрильйонну секунди), тобто у 10 тис. разів швидше, ніж це відбувається у напівпровідника. Годі й казати, що створення пристроїв на базі таких «напівпровідників з оптично стимульованим переходом» може означати зростання швидкості обробки інформації у таке ж число разів.

Як зазначають автори дослідження, верхня межа частоти процесора, побудованого на такій діелектричної основі, складе 1 петагерц (мільйон гігагерц), у той час як для сьогоднішнього комп'ютера і 3 ГГц виглядають майже подвигом.

Схема експериментальної установки (ілюстрація Ferenc Krausz et al.).

«Тепер ми принципово можемо отримати пристрій, що працює у 10 000 разів швидше, ніж транзистор на 100 ГГц, - коментує ситуацію Марк Стокман. - Це ефект поля, той же самий, що контролює і звичайний транзистор».

Цікаво, що в експериментах із кварцом найшвидші процеси тривали 100 аттосекунд (100 квінтильйонних долі секунди). Саме цей час зайняв у кварцу перехід від діелектричного стану до тимчасової здатності проводити струм і назад.

Результати досліджень опубліковані у журналі Nature (1, 2).

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: science.compulenta.ru