美開發出直接測量電子速度的技術
2012-03-05 20:48:57 本站原創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。”
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。
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