Почему лазерный импульс заставляет стекло проводить ток

При освещении кварцевого стекла лазерным импульсом, оно способно принимать свойства металла, выяснили исследователи Института Макса Планка. В последние годы...

При освещении кварцевого стекла лазерным импульсом, оно способно принимать свойства металла, выяснили исследователи Института Макса Планка.

В последние годы, ультракороткие лазерные импульсы в несколько фемтосекунд использовались для исследования квантовых эффектов в атомах или молекулах. Теперь они могут быть применены для изменения свойств материала. Ученые уверены: эффект может быть использован для построения логических переключателей, намного быстрее, чем существующая микроэлектроника. Под воздействием ультракоротких лазерных импульсов, электронные свойства стекла могут быть принципиально изменены в течение фемтосекунд. Если лазерный импульс достаточно силен, электроны в материале могут свободно перемещаться. На короткий момент времени кварцевое стекло ведет себя как металл: оно становится непрозрачным и проводит электричество. Это изменение свойств материала происходит так быстро, что он может быть использован для сверхбыстрой электроники.

Ученые Технического Университета Вены, в сотрудничестве с коллегами из Университета Цукуба (Япония) смогли объяснить данный феномен. Лазерный импульс имеет чрезвычайно сильное электрическое поле, которое способно кардинально изменить электронные состояния в кварце.

Как объясняет Georg Wachter: «Импульс может не только передавать энергию электронам, он полностью искажает всю структуру возможных электронных состояний в материале». Таким образом, электрон, который раньше был связан с атомом кислорода в кварцевом стекле, может внезапно измениться и вести себя, почти как свободный электрон в металле. После того, как лазерный импульс отделил электроны из атомов, электрическое поле импульса может направлять электроны в одном направлении, и электрический ток начинает течь.

Чрезвычайно сильные лазерные импульсы могут вызвать ток, который сохраняется в течение некоторого времени, даже после того, как импульс затух.