Hírek

Hírek

Terahertzes frekvencián vezérelt elektronforrás

Szegedi, budapesti és pécsi kutatók együttműködésével olyan, teljesen új elven működő elektronforrást sikerült létrehozni, amelyet nagy hullámhosszúságú fény vezérel, és amely újfajta elektronikai eszközök működését is megalapozhatja a közeljövőben.

Terahertzes frekvencián vezérelt elektronforrás

Illusztráció: Fülöp Sámuel Sihombing

 

A fény által előidézett elektronkibocsátás régóta ismert jelenség, tanulmányozása alapvető felfedezésekhez vezetett.  E jelenség magyarázatával – és nem a relativitáselmélettel – érdemelte ki Albert Einstein a Nobel-díjat 1921-ben. Krausz Ferenc 2023-ban Nobel-díjjal kitüntetett munkája pedig lehetővé tette az elektronok atomon belüli mozgásának tanulmányozását a jelenleg elérhető legrövidebb – attoszekundumos időtartamú – időskálán.

A fényelektromos hatás (elektronkibocsátás) létrehozásához általában a látható fényénél jóval rövidebb hullámhosszúságú ultraibolya vagy lágy röntgensugárzást használnak. Az atomokban és molekulákban lévő elektronok kiszabadításához ilyen besugárzásnál a kvantummechanika törvényei által megengedett legkisebb átadható energiamennyiség is elegendő. Egészen más a helyzet a látható fényénél jóval hosszabb, milliméteres hullámhosszú – úgynevezett terahertzes – sugárzás esetén: csak rendkívül erős elektromos terű terahertzes sugárzás tud elektronokat kiszabadítani az anyagból az ún. alagúteffektus révén.

A rangos Nature Communications folyóiratban frissen közölt munkájukban (https://doi.org/10.1038/s41467-023-42316-0) kutatóintézetünk, a Wigner Fizikai Kutatóközpont és a Pécsi Tudományegyetem kutatói ezt a jelenséget vizsgálták. Kísérletükben rendkívül erős, 100 ezer volt/centimétert is meghaladó elektromos teret állítottak elő, terahertzes impulzusok formájában. Ezek felhasználásával elsőként sikerült kísérletileg kimutatniuk terahertzes impulzusok által kiváltott felületi elektronkibocsátást. Az elektromos tér irányának megfordításával a kiszabadított elektronok számát is szabályozni tudták.

Az elektronikai eszközök kapcsolási sebessége és a telekommunikáció adatátviteli sebessége évtizedek óta folyamatosan nő. Mivel az új eredmények alapján nagy sebességű, terahertzes frekvencián működő kapcsolók építhetők, ezek a kísérletek fontos lépést jelentenek az erős terű terahertzes technológia megalapozásához. Már a közeljövőben várható, hogy a leggyorsabb eszközeinkben a mikrohullámokat a nagyságrendekkel sebesebb terahertzes hullámok váltják fel. A kísérletek jelentős mérföldkövet jelentenek a felületi elektronkibocsátáson alapuló kisméretű, intenzív elektronforrások fejlesztésében is, amelyek az orvostudomány, a biológia és az anyagtudomány számos területén nélkülözhetetlenek.

 

Eredeti közlemény:

Subcycle surface electron emission driven by strong-field terahertz waveforms

Shaoxian Li, Ashutosh Sharma, Zsuzsanna Márton, Priyo S. Nugraha, Csaba Lombosi, Zoltán Ollmann, István Márton, Péter Dombi, János Hebling, József A. Fülöp

Nature Communications 14, 6596 (2023)

https://doi.org/10.1038/s41467-023-42316-0

május

24

péntek