Einzelne Elektronen am Rande des Möglichen
Konstanzer Physiker steuern Ströme zehntausend mal schneller als Hochgeschwindigkeits-Elektronik
Extrem kurze Lichtimpulse, die nur noch einen einzigen Oszillationszyklus umfassen, werden in dem erfolgreichen Konstanzer Experiment auf zwei Elektroden fokussiert, zwei metallischen Leiterbahnen, die zueinander hinführen, sich jedoch nicht berühren. Die Lücke zwischen ihnen misst nur acht Nanometer. Durch ultrakurze Lichtimpulse ist es den Konstanzer Physikern gelungen, dass die einzelnen Elektronen im freien Raum über diese Lücke hinweg von der einen Elektrode zur anderen Elektrode rasen. Die metallischen Nanostrukturen wurden mit Hilfe von Elektronenstrahllithographie hergestellt, einem Hightech-Verfahren zur Nanostrukturierung. Allerdings bewegt sich die „Auflösung“ der Strukturen selbst für diese Technik am Rande des derzeit Möglichen.
Die ultrakurzen optischen Impulse haben gerade mal die Länge einer einzelnen Lichtschwingung. In diesem Fall wird es relevant, ob die stärkste Halbschwingung des Feldes ein positives oder negatives Vorzeichen hat. Damit kann die Bewegungsrichtung der Elektronen verändert werden. Heute ist es möglich, über Transistoren elektrische Schaltkreise schon fast im Terahertzbereich zu steuern. Die Idee hinter der Technik des Teams um Nachwuchsgruppenleiter Dr. Daniele Brida und Prof. Dr. Alfred Leitenstorfer ist, dass es mit Licht möglich wird, die Elektronen zehntausendmal schneller zu schalten - auf einer Zeitskala von etwa hundert Attosekunden.
Die Technologie für die Untersuchungen, ein extrem hochgezüchtetes Lasersystem, wurde von den Konstanzer Physikern selbst entwickelt und gebaut. Mit diesem Instrument lassen sich die extrem kurzen Impulse mit einer Dauer von nur einer einzigen Lichtschwingung erzeugen. Darüber hinaus kann der zeitliche Verlauf des elektrischen Feldes dieser Lichtschwingung genau eingestellt werden. Dies ermöglicht letztlich die Entscheidung darüber, ob sich das Elektron vom rechten Kontakt zum linken bewegt oder umgekehrt.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.