Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Georgia State physicist, international researchers discover fastest light-driven process

06.12.2012
A discovery that promises transistors – the fundamental part of all modern electronics – controlled by laser pulses that will be 10,000 faster than today's fastest transistors has been made by a Georgia State University professor and international researchers.

Professor of Physics Mark Stockman worked with Professor Vadym Apalkov of Georgia State and a group led by Ferenc Krausz at the prestigious Max Planck Institute for Quantum Optics and other well-known German institutions.

There are three basic types of solids: metals, semiconductors, used in today's transistors, and insulators – also called dielectrics.

Dielectrics do not conduct electricity and get damaged or break down if too high of fields of energy are applied to them. The scientists discovered that when dielectrics were given very short and intense laser pulses, they start conducting electricity while remaining undamaged.

The fastest time a dielectric can process signals is on the order of 1 femtosecond – the same time as the light wave oscillates and millions of times faster than the second handle of a watch jumps.

Dielectric devices hold promise to allow for much faster computing than possible today with semiconductors. Such a device can work at 1 petahertz, while the processor of today's computer runs slightly faster than at 3 gigahertz.

"Now we can fundamentally have a device that works 10 thousand times faster than a transistor that can run at 100 gigahertz," Stockman said. "This is a field effect, the same type that controls a transistor. The material becomes conductive as a very high electrical field of light is applied to it, but dielectrics are 10,000 times faster than semiconductors."

The results were published online Dec. 5 in Nature. The research institutions include the Max Planck Institute for Quantum Optics, the Department of Physics at the Munich Technical University, the Physics Department at Ludwig Maximilian University at Munich and the Fritz Haber Institute at Berlin, Germany.

At one time, scientists thought dielectrics could not be used in signal processing – breaking down when required high electric fields were applied. Instead, Stockman said, it is possible for them to work if such extreme fields are applied at a very short time.

In a second paper also published online Dec. 5 in Nature, Stockman and his fellow researchers experimented with probing optical processes in a dielectric – silica – with very short extreme ultraviolet pulses. They discovered the fastest process that can fundamentally exist in condensed matter physics, unfolding at about at 100 attoseconds – millions of times faster than the blink of an eye.

The scientists were able to show that very short, highly intense light pulses can cause on-off electric currents – necessary in computing to make the 1s and 0s needed in the binary language of computers -- in dielectrics, making extremely swift processing possible.

Stockman's work was supported by the U.S. Department of Energy.

The first paper, "Optical-field-induced current in dielectrics" is available through http://dx.doi.org/10.1038/nature11567. The second, "Controlling dielectrics with the electric field of light," is available through http://dx.doi.org/10.1038/nature11720.

Jeremy Craig | EurekAlert!
Further information:
http://www.gsu.edu

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht SF State astronomer searches for signs of life on Wolf 1061 exoplanet
20.01.2017 | San Francisco State University

nachricht Molecule flash mob
19.01.2017 | Technische Universität Wien

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Personal-Trainer zum Anziehen: Intelligente Trainingskleidung gewinnt Fashion Fusion Award

23.01.2017 | Förderungen Preise

Innovationen besser messen

23.01.2017 | Förderungen Preise

Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie