新技術可直接測量電子速度

據美國物理學家組織網3月1日(北京時間)報道,美國物理學家表示,他們探索出了一種探測電流的新方法 。這一方法基于二次諧波產生的過程,就像一個能遠程監控電子速度的“雷達測速儀”一樣,能直接“看”到電子的運動并測出電子的速度 。相關研究論文發表在《物理評論快報》雜志上 。
 
美國堪薩斯大學的物理學助教趙輝(音譯)和教授朱迪·吳等人在超快激光實驗室進行了這項實驗 。他們發現,高能激光器發出的光照射在一種包含有移動電子的材料上時,會產生不同顏色的光 。在實驗中 , 他們仔細研究了纖薄的砷化鎵晶體材料,該材料廣泛應用于高速電子學和高速光子學 。通過朝整塊晶體施加電壓,他們讓電子以特定的速度在晶體內流動 。用人眼看不見的紅外激光脈沖照射該晶體,會產生人眼可見的紅光,這正是二次諧波產生過程出現的信號 。
 
他們還發現,紅光的亮度與電子的速度成比例,也就是說電子運動速度越快,紅光越亮;而當電子沒有直接運動時,沒有紅光出現 。趙輝表示:“通過探測紅光 , 我們能精確測量電子的速度,電子不需要同其他樣本接觸;我們也不會干擾電子的活動 。在此項研究之前,現有探測實驗技術都基于電流有三個效應:它能為系統充電、改變系統的溫度并產生磁場 。而科學家最新發現 , 電流還具有光子效應,這種使用激光研究電流的新方法完全基于這一最新效應 ?!?BR> 
研究人員表示,新方法有望改善現今的很多可再生能源技術,諸如太陽能電池、人工光合作用以及水分解等,因為這些技術都依靠對電流進行探測 。而且,能更好“閱讀”電子運動的傳感器可能會成為下一代手機和計算機的基礎 。
【新技術可直接測量電子速度】
科技日報 劉霞