Дослідники з Мічиганського університету створили напівпровідниковий пристрій, який дозволяє керувати рухом електронів за допомогою лазерного світла без використання зовнішнього електричного поля чи традиційного джерела живлення.
Учені продемонстрували, що поєднання двох різних кольорів світла формує організований і вузькоспрямований потік електронів всередині напівпровідника. Змінюючи поляризацію двох оптичних полів, вони змогли плавно обертати напрямок електронного струму. Старший автор дослідження Стівен Кандіфф порівняв цей ефект із роботою маяка, який посилає світловий промінь уздовж горизонту, обертаючи лампу. За його словами, у лабораторному експерименті роль променя виконує сконцентрований потік електронів, а світлодіод у системі не просто вмикає струм, а діє як елемент наведення.
Основою явища є ефект квантової інтерференції. Коли напівпровідниковий матеріал одночасно поглинає світло двох кольорів за двома різними шляхами, світлові хвилі накладаються одна на одну. Для електронів, що рухаються в одному напрямку, хвилі резонують і підсилюють одна одну, а в інших напрямках взаємно гасяться. Це призводить до формування щільного струму, спрямованого чітко у заданий бік.
Практичне втілення цієї ідеї, раніше запропонованої Дж. Е. Сайпом з Університету Торонто, створив аспірант Імін Ґонг у лабораторії нанофабрикації імені Лурі. Найскладнішим завданням було уникнути сторонніх електричних полів, щоб підтвердити суто оптичну природу струму. Для цього науковцям довелося розробити спеціальний технологічний процес сполучення матеріалів і експериментувати з різними температурними режимами.
Хоча пристрій створювався для дослідження фундаментальних фізичних явищ, розробка має значний практичний потенціал. У майбутньому технологія може сприяти розвитку гібридних оптико-електронних систем, удосконаленню телекомунікацій, створенню надточних датчиків і нових способів кодування інформації в електронних чіпах. Про це повідомляє інтернет-видання internetua.com з посиланням на дослідження, опубліковане в Physical Review Letters та підтримане Національним науковим фондом США.