美國物理學家探索出了一種探測電流的新方法。這一方法基於(yu) 二次諧波產(chan) 生的過程,就像一個(ge) 能遠程監控電子速度的“雷達測速儀(yi) ”一樣,能直接“看”到電子的運動並測出電子的速度。相關(guan) 研究論文發表在《物理評論快報》雜誌上。
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(men) 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(hui) 產(chan) 生不同顏色的光。在實驗中,他們(men) 仔細研究了纖薄的砷化镓晶體(ti) 材料,該材料廣泛應用於(yu) 高速電子學和高速光子學。通過朝整塊晶體(ti) 施加電壓,他們(men) 讓電子以特定的速度在晶體(ti) 內(nei) 流動。用人眼看不見的紅外激光脈衝(chong) 照射該晶體(ti) ,會(hui) 產(chan) 生人眼可見的紅光,這正是二次諧波產(chan) 生過程出現的信號。
他們(men) 還發現,紅光的亮度與(yu) 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(men) 能精確測量電子的速度,電子不需要同其他樣本接觸;我們(men) 也不會(hui) 幹擾電子的活動。在此項研究之前,現有探測實驗技術都基於(yu) 電流有三個(ge) 效應:它能為(wei) 係統充電、改變係統的溫度並產(chan) 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於(yu) 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(wei) 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(chuan) 感器可能會(hui) 成為(wei) 下一代手機和計算機的基礎。
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