Uwięzione elektrony zwiastują dłuższe życie Naukowcy z Francji, Niemiec, Szwajcarii i Wlk. Brytanii odkryli nowe właściwości elektronów, które mogą zaowocować przydatnymi zastosowaniami w komputerach i laserach. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Materials, zostały częściowo sfinansowane z projekt... Naukowcy z Francji, Niemiec, Szwajcarii i Wlk. Brytanii odkryli nowe właściwości elektronów, które mogą zaowocować przydatnymi zastosowaniami w komputerach i laserach. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Materials, zostały częściowo sfinansowane z projektu IA-SFS (Integrowanie prac naukowych w zakresie synchrotronu i lasera na wolne elektrony), który uzyskał dofinansowanie z tematu "Infrastruktury badawcze" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Zidentyfikowane jako cząstki elementarne pod koniec XIX w. przez brytyjskich naukowców, elektrony odgrywają kluczową rolę w zjawisku takim jak elektryczność. W ramach ostatnich badań, europejski zespół naukowców wykazał, że elektrony cechują się interesującymi właściwościami kiedy są zamknięte w maleńkich strukturach zajmujących kilka nanometrów. Konkretnie zespół był w stanie po raz pierwszy dokładnie zmierzyć długość życia wzbudzonego elektronu. Ta nowa wiedza może okazać się przydatna na przykład przy opracowywaniu laserów półprzewodnikowych oraz w aplikacjach do przetwarzania informacji kwantowej. W obydwu tych dziedzinach naukowych możliwość wydłużenia czasu od momentu, kiedy elektron jest w wysokoenergetycznym stanie wzbudzenia do chwili, kiedy ostatecznie powraca do stanu podstawowego byłaby niezwykle przydatna. Naukowcy utrzymują, że wyniki ich badań otwierają drogę do "opracowania terahercowego urządzenia w technologii kropki kwantowej, dostarczając podstawowej wiedzy na temat czasów relaksacji nośnika, wymaganej do optymalnego zaprojektowania urządzenia". Od dwudziestu lat kropki kwantowe (półprzewodniki z elektronami zamkniętymi) są wytwarzane przez naukowców na standardowych podłożach półprzewodnikowych, takich jak materiały wykorzystywane do produkcji odtwarzaczy CD. Mimo iż do tej pory nie było możliwości wyjaśnienia długiego życia elektronów (nazywanego "fononowym wąskim gardłem"), prawidłowo przewidziano, że wzbudzone elektrony będą żyć przez dłuższy czas w kropkach kwantowych, ponieważ jest tam mniej sposobów tracenia energii. W ramach ostatnich badań naukowcy opracowali kropki kwantowe, które umożliwiły drobiazgowe przetestowanie teorii w szerokim zakresie parametrów. Specjalnie rozdzielili poziomy energii w kropkach kwantowych i znacznie ją obniżyli w stosunku do energii "drgań głównej sieci krystalicznej" (zsynchronizowany ruch grupy atomów w krysztale). Zmierzono wówczas długości życia za pomocą lasera na wolnych elektronach (FEL) - jedynego w swoim rodzaju, terahercowego lasera o krótkim impulsie. Dzięki temu zespół był w stanie zaobserwować dłuższe okresy życia. Choć naukowy zaznaczają od razu, że ich wyniki różnią się pod względem punktu wyjścia i pierwotnego fotonowego wąskiego gardła, są jednak przekonani, że mogą one doprowadzić do interesujących innowacji, a konkretnie terahercowych urządzeń opartych na technologii kropki kwantowej. Laser na wolnych elektronach, który znajduje się w Forschungszentrum Dresden-Rossendorf, jest finansowany w ramach projektu IA-SFS. Kraje Niemcy
