Wissenschaftler beobachten können Elektronen Cool Down in 30 billiardstel Sekunde

Wie schnell kann das Thermometer fallen? Bist du ein Physiker, bewaffnet mit einem Graphen-Sandwich, es könnte sein, so schnell wie 30 billiardstel eine Sekunden, zumindest wenn man Elektronen zur Schule geht.

Eine neue Studie von Forschern aus MIT, University of California, Riverside, und Barcelona Institute of Science and Technologie, untersucht, wie ultra-schnelle Techniken können verwendet werden, um die Temperaturänderung von Elektronen in Graphen zu messen. In das Material, sowie anderen Halbleitern kann Elektronen durch Photonen, die sie schlagen schnell erhitzt, aber schnell abkühlen durch die Hitze mit nahe gelegenen Elektronen teilen, wie sie miteinander kollidieren. Dieser Prozess kann über in weniger als 1 Trillionstel Sekunde sein.

Jetzt hat das Team einen neuen Versuchsaufbau um genau zu messen, die Temperaturschwankungen geschaffen. Dazu erstellt sie einen Sandwich, das zwei Blätter von Graphen verwendet, um mehrere Schichten von isolierenden Bornitrid umgeben – wie im Bild oben gezeigt. Hier, Elektronen haben zwei Möglichkeiten, wenn sie durch Licht in die oberste Schicht der Graphen erhitzt sind: hüpfen und schlagen einander innerhalb dieser Schicht, oder nach unten durchwandern die Bornitrid.

Durch die Feinabstimmung der Bedingungen des Set-up, wie die Intensität des Lichtes und die Spannung über das Sandwich fand das Team, dass sie beeinflussen könnten, welchen Weg die Elektronen nahm. Durch die Messung ihrer Vermehrung durch das Sandwich, das Team konnte sehen die Elektronen im Zeitraum so kurz wie 30 abkühlen billiardstel eines Sekunden. Die Forschung ist in Natureveröffentlicht.

In der Tat hat das Team letztendlich schaffen eine neue Art von ultra-dünnen Photodetektor. Das Sandwich, bestehend aus nur einigen Atom-dicke Schichten von Kohlenstoff und Bor-Nitrid, Maßnahmen nur 10 Nanometern oben nach unten, so dass es eine extrem kleine und effiziente Weise um die Präsenz des Lichtes zu messen. Es ließe sich in neue Arten von Miniatur integrierte Schaltungen verwendet werden.