Hoe snel kan de thermometer neerzetten? Als je een natuurkundige gewapend met een grafeen sandwich, het kon net zo snel als 30 quadrillionths van een seconden, tenminste als je studeert elektronen.
Een nieuwe studie door onderzoekers van MIT, de Universiteit van Californië, Riverside, en de Barcelona-Instituut voor Wetenschap en Technologie, onderzoekt hoe ultra-snelle technieken kunnen worden gebruikt voor het meten van de temperatuur van de elektronen in grafeen. In het materiaal, evenals de andere halfgeleiders, elektronen kunnen snel worden verwarmd door fotonen die hen raken, maar snel afkoelen door de verdeling van de warmte in de nabijheid van elektronen als ze met elkaar in botsing. Dat proces kan worden in minder dan 1 biljoenste van een seconde.
Nu, het team heeft een nieuwe experimentele set-up voor het nauwkeurig meten van de temperatuur schommelingen. Om dat te doen, bouwden ze een sandwich die gebruik maakt van twee vellen grafeen te omringen een verschillende lagen van de isolerende boron nitride—zoals getoond in de afbeelding hierboven. Hier, elektronen hebben twee opties wanneer ze worden verwarmd door het licht in de bovenste laag van grafeen: stuiter in het rond en raken elkaar in die laag, of migreren naar beneden door de boron nitride.
Door het tweaken van de voorwaarden van de set-up, zoals de intensiteit van het licht dat gebruikt wordt en de spanning over de sandwich, het team vond dat ze invloed kunnen uitoefenen op die pad van de elektronen nam. Door het meten van hun voortplanting door de sandwich, het team kon zien dat de elektronen afkoelen in perioden van 30 quadrillionths van een seconden. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.
In feite, heeft het team uiteindelijk het creëren van een nieuw soort van ultra-dunne fotodetector. De sandwich, gemaakt van slechts enkele atoom-dikke lagen carbon en boron nitride, meet slechts 10 nanometer boven naar beneden, waardoor het een zeer kleine en efficiënte manier voor het meten van de aanwezigheid van licht. Het kan gebruikt worden in nieuwe vormen van kleine geïntegreerde schakelingen.
Gesponsord
[De natuur via PhysOrg]