Stark Etkisi, Elektronların Davranış Kontrolü İçin Yeni Bir Yol Sunuyor

Bir saç telinden binlerce kat daha ince bir cam iplik alın ve iki metal arasında kablo olarak kullanın. Sonra da saniyenin milyarda birinin milyonda biri kadar süren bir lazer atımını ona gönderin. İl..
Görsel Telif: University of Rochester illustration / Michael Osadciw

Bir saç telinden binlerce kat daha ince bir cam iplik alın ve iki metal arasında kablo olarak kullanın. Sonra da saniyenin milyarda birinin milyonda biri kadar süren bir lazer atımını ona gönderin. İlginç şeyler gerçekleşecektir. Cam-benzeri malzeme, aniden metale benzeyen bir şeye dönüşür ve lazer, bu minik elektriksel devre boyunca bir elektrik akımı üretir. Bunu, elektrik üretmenin tüm geleneksel yollarından daha hızlı ve gerilim uygulaması olmadan yapar. Dahası, akımın yönelimi ve büyüklüğü, lazerin şeklinde oynama yapılarak (fazı değiştirilerek) kolayca kontrol edilebilir.

Rochester Üniversitesi araştırmacılarından Ignacio Franco, deneylerde böyle akımların nasıl ve neden üretilebildiğini tam olarak açıklayabileceğini düşünüyor. Franco, lazer atımlarının nano-ölçekli bağlantılar boyuca böyle ultra-hızlı akımlar üretebileceğini kuramsal olarak öngörmüştü. Bunun, lazer kullanarak elektronların kontrol edilmesi için yeni bir yol sunduğunu belirten Franco ve çalışma arkadaşlarının makalesi Nature Communications dergisinde yayımlandı.

Araştırmacılar, yeni yöntemle her zamankinden daha hızlı akımlar üretilebileceğini, femtosaniye zaman ölçeğinde işleyen nanometre büyüklük ölçekli elektronik devreler yapılabileceğini vurguluyorlar. En önemli noktanın ise bunun, denge durumundan uzaklaştırılan maddenin ne kadar farklı davranabileceğinin harika bir örneği olması olduğunu ekliyorlar. Lazerler nano-bağlantıya öyle güçlü vuruyor ki, özelliklerini bütünüyle değiştiriyor. Bu da, maddenin davranışını ayarlamak için ışık kullanılabileceğine işaret ediyor.

Kuramdan Deneye, Deneyden Açıklamaya

Franco, Toronto Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olduğu 2007 yılında, aşırı güçlü, ultra-hızlı elektriksel akımların, femto-saniyelik lazer atımlarına maruz bırakılan moleküler kablolarda üretilebileceği şeklindeki kuramın ileri sürüldüğü bir makalenin başyazarlığını yapmıştı. Çizgisel bir karbon zincirinden yapılan moleküler kablolar, metallere bağlanarak, nano-ölçekli bağlantılar oluşturulabilirdi. Akım, Stark etkisi adıyla bilinen bir görüngünün molekül ile metal kontaklar arasındaki düzey hizalanmasının kontrolü için kullanılmasıyla üretilecekti. Stark etkisi görüngüsünde, lazerin dışsal elektrik alanının varlığına bağlı olarak maddenin enerji düzeyleri kayar.

Ama bu kuramsal öneri öylece kaldı. O kadar küçük bir bağlantının gerçekten yapılmasındaki güçlükler ve sonra da kablolar lazerler tarafından yok edilmeden hemen önce ne olduğunu belgelemenin zorluğu, kuramın deneylerle doğrulanmasını fazlasıyla çileli hâle getiriyordu. 2013 yılında, Max Planck Kuantum Optiği Enstitüsü’nden Ferenc Krausz liderliğindeki araştırmacılar, farklı bir nano-bağlantıyı (iki altın elektrotu bağlantılandıran cam) lazer atımlarına maruz bırakarak, ultra-hızlı akımlar yaratmayı başardı.

Deneyde gerçekleşen olayın dinamiği tam olarak açıklığa kavuşmamıştı, diyor Franco. Başka araştırmacılar tarafından çeşitli kuramlar geliştirildi ama malzemeler farklı olmasına rağmen, 2007 makalesinde sözünü ettiği Stark etkisi mekanizmasının aynısının işin içinde olduğunu düşündüğünü belirten Franco, dört yıl süren simülasyon çalışmalarının bunu doğruladığını, deneysel gözlemlerin ardındaki mekanizmanın oldukça basit bir resmini ortaya koyduklarını söylüyor.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv