Сгенерирован кратчайший электронный взрыв

27.02.2023

Вы когда-нибудь задумывались, почему ваш компьютер и другие электронные устройства иногда работают быстро, а иногда медленно? Все сводится к скорости, с которой электроны, мельчайшие частицы нашего микромира, вытекают из крошечных проводов внутри транзисторов электронных микросхем и создают импульсы. Разработка способов роста данной скорости имеет решающее значение для заслуги наибольшего потенциала производительности электроники и ее программ.

Но какое самое короткое время для электронов, чтобы вытекать из крохотного металлического свинца в электронной схеме?

Используя чрезвычайно короткие лазерные вспышки, команда исследователей под руководством профессора Элефтериоса Гулиэлмакиса, руководителя группы экстремальной фотоники Института физики Университета Ростока, и сотрудников Института исследования твердого тела Макса Планка в Штутгарте использовала состояние современных сегодня.

В то время как давно известно, что свет может высвобождать электроны из металлов (Эйнштейн был первым, кто объяснил, как), этим процессом чрезвычайно тяжело манипулировать. Электрическое поле света изменяет свое направление примерно миллион миллиардов раз в секунду, что затрудняет контроль над тем, как оно отрывает электроны от поверхности металлов.

Чтобы преодолеть эту проблему, ученые из Ростока и их коллеги использовали современную технологию, ранее разработанную их группой, - синтез светового поля, - что позволило им сократить световую вспышку до меньшего, чем полный размах его собственного поля. В свою очередь они использовали эти вспышки, чтобы осветить кончик вольфрамовой иглы, чтобы освободить электроны в вакуум.

"Используя световые импульсы, содержащие всего один цикл своего поля, теперь можно дать электронам точно контролируемый удар, чтобы освободить их от вольфрамового кончика в течение очень короткого интервала времени", - объясняет Элефтериос Гулиэлмакис, руководитель исследовательской группы.

Но эту проблему невозможно было бы решить, если ученые также не нашли способ измерить кратковременность этих вспышек электронов. Чтобы преодолеть это препятствие, команда разработала новый тип камеры, которая может производить мгновенные снимки электронов в течение короткого времени, когда лазер выталкивает их из нанокончика в вакуум.

"Хитрость заключалась в том, чтобы использовать вторую, очень слабую, световую вспышку", - сказал доктор Хи-Йонг Ким, ведущий автор нового исследования. "Эта вторая лазерная вспышка может мягко исказить энергию взрыва электронов, чтобы узнать, как это выглядит со временем", - добавляет он. "Это как игра "Что в коробке?" где игроки пытаются узнать объект, не смотря на него, но просто повернув его, чтобы почувствовать его форму руками", - продолжает он.

Но как эту технологию можно использовать в электронике? "Поскольку технология быстро развивается, разумно ожидать разработки микроскопических электронных схем, в которых электроны двигаются в вакуумном пространстве среди плотно упакованных свинцов, чтобы предотвратить замедляющие их препятствия", - говорит Гулиэлмакис. "Использование света для выброса электронов и перемещение их между этими проводами может ускорить будущую электронику в несколько тысяч раз по сравнению с сегодняшней", - объясняет он.

Но исследователи считают, что их не так давно разработанная методология будет использована конкретно в научных целях. "Выброс электронов из металла в пределах доли цикла светового поля значительно упрощает эксперименты и позволяет нам использовать передовые теоретические методы для понимания эмиссии электронов способом, ранее невозможным", - говорит профессор Томас Феннел, соавтор исследования.

<< Назад: Гаджет для поцелуев на расстоянии 28.02.2023

>> Вперед: Мороженое, не тающее на солнце 26.02.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива В теле человека нашли новый орган 07.04.2018 Группа американских ученых под руководством профессора Нейла Тейзе (Neil Theise) из Нью-Йоркского университета открыла в теле человека новый орган, обнаружение которого до сих пор затрудняли ограничения стандартной методики. Новый орган представляет собой пронизывающую все тело разветвленную систему сообщающихся друг с другом полостей в соединительной ткани. Стенки этих полостей сложены из клеток, похожих на фибробласты и содержащих волокна прочных белков коллагена и эластина. Сами полости заполнены жидкостью и открываются в лимфоузлы. Полости, входящие в эту систему, обнаружены под кожей, а также в "подкладке" многих мускульных органов: желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря, легких, кровеносных сосудов. Ученые полагают, что вновь обнаруженный орган выполняет роль "амортизатора", предохраняя мускульные ткани от повреждений при их сжатии и расслаблении. Однако на этом его роль в работе нашего организма, по-видимому, не исчерпывается. Похоже, эти полости также участвуют в образовании отеков и фиброзов; кроме того, по ним распространяются метастазы раковых опухолей и питающие их клетки вещества. Впервые ученые увидели их при исследовании желчных протоков больного раком пациента. Новый орган назвали "интерстицием" (interstitium). Почему это открытие не было сделано раньше? Дело в том, что стандартная методика гистологического исследования (т.е. изучения тканей организма) основана на их фиксации специальными химическими веществами и разделения на тонкие срезы, которые и рассматриваются под микроскопом. Жидкость из полостей при этом вытекает и они становятся незаметными. Однако Тейзе с коллегами использовали другой подход: они ввели в живые ткани пациента флюоресцентный краситель, подсветили их лазером и ввели в тело эндоскоп. В результате интерстиций удалось рассмотреть подробно.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025