חוקרים ב-MIT פיתחו מהודים המשפרים
אינטראקציה בין פוטונים לאלקטרוניםמשמש במגוון רחב של טכנולוגיות מלייזרים ועד פאנלים סולאריים ולדים. החיסרון של הגישה המסורתית הוא שבגלל אורכי הגל השונים של חלקיקים אלו, האינטראקציה בין הפוטון והאלקטרון חלשה מאוד.
פיזיקאים הבינו כיצד לשפר את האינטראקציה הזו.הם פיתחו גביש פוטוני מיוחד, שהוא רקיק סיליקון על מבודד חרוט במערך של חורים בגודל ננומטר. חישובים תיאורטיים מראים שבעזרת קרן אלקטרונים מכוונת, לוח כזה יכול ליצור קרינת סמית-פרסל חזקה פי אלף. ניסויים אישרו את העלייה באור ביותר מפי 100.
עקרון הפעולה של המכשיר הואהעברת מומנטום מאלקטרון לקבוצת פוטונים או להיפך. בעוד שאינטראקציות קונבנציונליות של אור עם אלקטרונים מבוססות על יצירת אור בזווית אחת, הגביש הפוטוני מכוון להפקת אור בטווח של זוויות.
סכימה של מערך הניסוי. תמונה: Yi Yang et al., Nature
בניסויים, הראו מדעניםעלייה של פי מאה בקרינה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני מחודש כמקור קרן אלקטרונים. עם זאת, הם מציינים כי פוטנציאל שיטה זו יכולה לספק שיפור הרבה יותר גדול בעת שימוש במכשירים מיוחדים.
ניתן להשתמש באותו תהליך הפוךכיוון: גלי אור תהודה יכולים להאיץ את תנועת האלקטרונים. זה עשוי לשמש לבניית מאיצי חלקיקים ממוזערים על שבב. המשמעות היא שכמה ניסויים הדורשים כיום מנהרות תת-קרקעיות ענקיות, כמו מאיץ ההדרון הגדול, יכולים להתבצע במעבדה קונבנציונלית.
קרא עוד:
סוד העמידות של הבטון הרומי מתגלה: ניתן לשחזרו
גנטיקאים קבעו כיצד השתנה גיל ההתעברות בבני אדם במשך 250,000 שנים
השמש פתחה את השנה עם הבזק מהמעמד העוצמתי ביותר
על הכריכה: איור אמנותי של האינטראקציה בין אלקטרונים ללוח של גביש פוטוני. תמונה: MIT