Изследователи от Мичиганския университет създадоха полупроводниково устройство, което използва лазерна светлина за управление на движението на електроните, без да е необходимо прилагането на електрическо поле или външен източник на захранване.

Устройството, наречено „електронен маяк“ беше разработено преди всичко за изучаване на фундаменталната физика и за демонстриране на поведение, което досега никога не е било наблюдавано.

Въпреки това откритието може в бъдеще да подпомогне технологиите, съчетаващи оптика и електроника, включително съвременни сензори, визуализация и телекомуникации. То може също така да доведе до подобряване на начините за предаване на сигнали между устройствата и кодиране на по-голям обем информация.

„Това електрическо устройство потенциално може да се превърне в инструмент за измерване на различни аспекти на светлината, но това се случва на фундаментално ниво на физиката, а именно чрез интерференция между различни процеси на оптично поглъщане.“

разказа Имин Гун, който ръководеше проекта като докторант във Факултета по физика на Мичиганския университет

Екипът демонстрира, че два различни цвята светлина могат да създадат подреден поток от електрони през полупроводник. Изследователите също така успяха да променят посоката на този ток, като завъртаха поляризацията на двете оптични полета.

„Когато си представяте електрони, движещи се през материал, те се движат, защото сте приложили електрическо поле и всъщност се сблъскват и се отклоняват. Тук, като използвате светлина, можете буквално да „изстреляте“ електрони в определена посока, без да прилагате електрическо поле.“

обясни физикът Стивън Кандиф, главен автор на доклада, публикуван в списанието Physical Review Letters

Кандиф сравнява ефекта с фар, който завърта лъч по хоризонта. В този експеримент движещият се лъч се състои от електрони. Учените могат да завъртат този електронен лъч, като регулират поляризацията на две фазово-кохерентни оптични полета. Ефектът се основава на квантовата интерференция. Той възниква, когато два цвята светлина насочват полупроводника по различни пътища на поглъщане, които в крайна сметка водят до едно и също крайно състояние. Светлината доставя енергия на материята под формата на дискретни пакети – фотони, които мобилизират носителите на електричен заряд в полупроводника. За електроните, движещи се в една посока, „вълните“ съвпадат и се усилват взаимно. За електроните, движещи се в други посоки, те взаимно се унищожават. Това селективно усилване създава ток, концентриран в определена посока.

Дж. Е. Сайп от Университета в Торонто, който е сътрудничил с изследователите в по-ранен проект предсказа възможността за създаване на такъв „електронен маяк“. Имин Гун превърна тази теоретична идея в работещо устройство. Предотвратяването на нежелани електрически полета беше особено важно, тъй като изследователите трябваше да потвърдят, че потокът от електрони произхожда изключително от светлината.