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。(記者 劉霞)
總編輯圈點
第二次工業革命一百多年來,電子定向運動產生的電流、電力使人類生產生活發生了巨變。然而,對于電子定向運動速度這個決定電流強弱的重要物理量,科研人員之前只能通過系統溫度、磁場等效應來間接測量。這就好比通過拍照和后期比對來確定物體的移動速度,程序繁瑣且費時費力。科學家的最新發現,不僅能將電子速度轉化為更為直觀的光學信息,更為重要的是使測量方法手段更加簡便。可以料想,有了電子速度的“雷達測速儀”,小小電子將被激發出更多“潛能”。
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