Los sistemas electrónicos que utilizan ondas de luz en lugar de señales de voltaje son ventajosos, a medida que las ondas de luz electromagnética oscilan a una frecuencia de petaherz. Esto significa que las computadoras del futuro podrían funcionar a velocidades 1 millón de veces más rápidas que las actuales. Los científicos de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ahora han logrado utilizar impulsos láser ultracortos para controlar con precisión los electrones en el grafeno.

El control actual en la electrónica que es 1 millón de veces más rápido que en los sistemas actuales es un sueño para muchos. El control actual es responsable de la transmisión de datos y señales. Sin embargo, hasta ahora, ha sido difícil controlar el flujo de electrones en los metales, como los metales reflejan ondas de luz, que por lo tanto no puede influir en los electrones dentro del conductor metálico.

Por lo tanto, los físicos de FAU se han volcado al grafeno, un semi-metal que comprende una sola capa de carbono y es tan delgado que la luz puede penetrar y poner en movimiento los electrones. En un estudio anterior, Los físicos de la Cátedra de Física Láser ya habían logrado generar una señal eléctrica en una escala de tiempo de solo un femtosegundo utilizando un pulso láser muy corto. Esto equivale a una millonésima de una mil millonésima de segundo. En estas escalas de tiempo extremas, los electrones revelan su naturaleza cuántica ya que se comportan como una onda. La onda de electrones se desliza a través del material mientras es impulsada por el pulso láser.

Los investigadores dieron un paso más en el estudio actual. Apuntaron un segundo pulso láser a esta onda impulsada por la luz. Este segundo pulso permitió que la onda de electrones atravesara el material en dos dimensiones. El segundo pulso láser se puede utilizar para desviar, acelerar o incluso cambiar la dirección de la onda de electrones. Esto permite la transmisión de información por esta onda, dependiendo de la hora exacta, fuerza y ​​dirección del segundo pulso.

Según los investigadores, es posible dar un paso más. "Imagina que la onda de electrones es una onda en el agua. Las ondas en el agua pueden dividirse debido a un obstáculo y converger e interferir cuando han pasado el obstáculo. Dependiendo de cómo estén las sub-ondas entre sí, se amplifican o se cancelan entre sí. Podemos utilizar el segundo pulso láser para modificar las sub-ondas individuales de manera específica y así controlar su interferencia, "explica Christian Heide de la Cátedra de Física Láser". En general, es muy difícil controlar los fenómenos cuánticos, como las características de onda de los electrones en este caso. Esto se debe a que es muy difícil mantener la onda de electrones en un material, ya que la onda de electrones se dispersa con otros electrones y pierde sus características de onda. Los experimentos en este campo se realizan típicamente a temperaturas extremadamente bajas. Ahora podemos realizar estos experimentos a temperatura ambiente, ya que podemos controlar los electrones usando pulsos de láser a velocidades tan altas que no queda tiempo para los procesos de dispersión con otros electrones. Esto nos permite investigar varios procesos físicos nuevos que antes no eran accesibles ".

Los científicos han logrado un progreso significativo hacia la realización de sistemas electrónicos que se pueden controlar mediante ondas de luz. En los próximos años, investigarán si los electrones en otros materiales bidimensionales también pueden controlarse de la misma manera. "Quizás podamos utilizar la investigación de materiales para modificar las características de los materiales de tal manera que pronto sea posible construir pequeños transistores que puedan ser controlados por luz". "dice Heide.