美開(kāi)發(fā)出直接測(cè)量電子速度的技術(shù)
2012-03-05 20:48:57 本站原創(chuàng)據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月1日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國(guó)物理學(xué)家表示，他們探索出了一種探測(cè)電流的新方法。這一方法基于二次諧波產(chǎn)生的過(guò)程，就像一個(gè)能遠(yuǎn)程監(jiān)控電子速度的“雷達(dá)測(cè)速儀”一樣，能直接“看”到電子的運(yùn)動(dòng)并測(cè)出電子的速度。相關(guān)研究論文發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。
美國(guó)堪薩斯大學(xué)的物理學(xué)助教趙輝（音譯）和教授朱迪·吳等人在超快激光實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，高能激光器發(fā)出的光照射在一種包含有移動(dòng)電子的材料上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同顏色的光。在實(shí)驗(yàn)中，他們仔細(xì)研究了纖薄的砷化鎵晶體材料，該材料廣泛應(yīng)用于高速電子學(xué)和高速光子學(xué)。通過(guò)朝整塊晶體施加電壓，他們讓電子以特定的速度在晶體內(nèi)流動(dòng)。用人眼看不見(jiàn)的紅外激光脈沖照射該晶體，會(huì)產(chǎn)生人眼可見(jiàn)的紅光，這正是二次諧波產(chǎn)生過(guò)程出現(xiàn)的信號(hào)。
他們還發(fā)現(xiàn)，紅光的亮度與電子的速度成比例，也就是說(shuō)電子運(yùn)動(dòng)速度越快，紅光越亮；而當(dāng)電子沒(méi)有直接運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒(méi)有紅光出現(xiàn)。趙輝表示：“通過(guò)探測(cè)紅光，我們能精確測(cè)量電子的速度，電子不需要同其他樣本接觸；我們也不會(huì)干擾電子的活動(dòng)。在此項(xiàng)研究之前，現(xiàn)有探測(cè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)都基于電流有三個(gè)效應(yīng)：它能為系統(tǒng)充電、改變系統(tǒng)的溫度并產(chǎn)生磁場(chǎng)。而科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)，電流還具有光子效應(yīng)，這種使用激光研究電流的新方法完全基于這一最新效應(yīng)。”
研究人員表示，新方法有望改善現(xiàn)今的很多可再生能源技術(shù)，諸如太陽(yáng)能電池、人工光合作用以及水分解等，因?yàn)檫@些技術(shù)都依靠對(duì)電流進(jìn)行探測(cè)。而且，能更好“閱讀”電子運(yùn)動(dòng)的傳感器可能會(huì)成為下一代手機(jī)和計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。
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