Sıcak Elektronlar Beklenenden Daha Hızlı Hareket Edebiliyorlar
Bu yeni çalışma, uyarılmış olan elektronları kullanarak çalışan katı hal aygıtlarına yeni bir kapı açıyor.
İlk kez, Caltech’ deki mühendisler ve bilim adamları lazer ile uyarılmış elektronların ultra hızlı hareketini gözlemleyebildiler. Bu elektronların dağılmış halleri beklenenden daha hızlı ve uzağa doğru yönlenmiştir.
Elektronların bu davranışı, “süper-difüzyon” olarak bilinir ve daha önceden böyle bir hareket çeşidi görülmemiştir. Caltech’ den Marco Bernardi öncülüğündeki takım ve Ahmed Zewail, elektronların hızını kullanarak nanometre ölçekli bir çözünürlükte saniyenin enstantane hızı ile fotoğraf yakalayabildiklerini göstermişlerdir. Bu çalışma 11 Mayıs tarihinde Doğa İletişimi adlı dergide yayımlanmıştır.
Uyarılan bu elektronların yayılma hızının, diğerlerine göre 1000 kat daha hızlı olduğu görülmüştür. Bu geçiş sadece birkaç yüz trilyon saniye sürmesine rağmen, bu hızlı elektron hareketleri yeni cihazlarda enerjiyi ve yükü aktarma potansiyelinin gelişmesine büyük katkıda bulunmuştur.
“Bizim çalışmalarımızda görülüyor ki, elektronların hızlı geçiş hareketi birkaç yüz pikosaniye sürer ve onların oda sıcaklığındaki hızlarından daha da hızlı taşınmasını sağlar. Böylece geçişteki uzun mesafeleri kısa sürede tamamlayabilirler.” Diyor Bernardi.
“Bu dengesizlik davranış yeni elektronik ortamlardan, optoelektronik ve yenilenebilir enerji uygulamalarında yeni bir yöntem olarak kullanılabilir.” Diye de ekliyor.
Bernardi’nin meslektaşı olan Nobel Ödülü sahibi Ahmed Zewail, Linus Pauling 2 Ağustos 2016’ da vefat etmiştir.
Ahmed Zewail öncülüğünde geliştirilen bu ultra hızlı elektron görüntüleme teknolojisi, mikroskoplarda da kullanılabiliyor. Bu teknoloji pikosaniye zamanda, nanometre mekansal çözünürlüklerle görüntüler oluşturma yeteneğine sahiptir. Bernardi, bu teoriyi geliştirmiş ve bilgisayarda da modelleyerek deneysel olarak sonuçlamıştır.
Bernardi,uyarılan elektronlarla ilgili iki temel soruyu da yanıtlamaya çalışarak araştırmasına devam etmiştir. Bu uygulamalardan birisi de örneğin sıcak elektronların nasıl artılabileceğidir.(Solar hücreler ve LED lergibi makinaların enerji dönüşümünde kullanılan sıcak elektronlar)
Bu makalenin başlığı “Yarı-iletkenlerde Uyarılmış Taşıyıcıların Süper Dağılımı” dır. Ortak yazarlar, Caltech araştırmacısı Ebrahim Najafi (makalenin ana yazarı) ve mezun öğrencisi Vsevolos Ivanov’ dur. Bu araştırma, Doğa Bilim Vakfı, Bilimsel Araştırm Hava Kuvvet Ofisi ve Caltech-Gwangju Enstitü ve Teknoloi Program dernekleri tarafından da desteklenmektedir.
Kaynak : caltech.edu
