Chứng minh thành công trên nguyên tắc: Transistor ánh sáng

Ánh sáng có thể dao động theo những phương khác nhau, như chúng ta có thể thấy trong rạp chiếu phim 3D: Mỗi bên kính mà bạn đeo chỉ cho phép ánh sáng có phương dao động nhất định truyền qua. Tuy nhiên, muốn làm đổi phương phân cực của ánh sáng mà không làm thất thoát đáng kể là chuyện khó. Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Kĩ thuật Vienna ở Áo vừa lập được kì công này, họ sử dụng một loại ánh sáng có tầm quan trọng công nghệ đặc biệt gọi là bức xạ terahertz. Đặt một điện trường lên một lớp mỏng vật liệu có thể làm đổi phương phân cực của chùm tia sáng như yêu cầu. Từ đây tạo ra một transistor hoạt động với ánh sáng và có thể thu nhỏ và dùng để chế tạo máy tính quang học.

hiệu ứng Faraday

Phương dao động của sóng ánh sáng bị thay đổi khi nó truyền qua một lớp mỏng vật liệu đặc biệt.

Ánh sáng quay phân cực – hiệu ứng Faraday

Những vật liệu nhất định có thể làm quay phương phân cực của ánh sáng nếu có một điện trường đặt vào chúng. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Faraday. Thông thường, hiệu ứng này là hết sức nhỏ. Cách đây hai năm, giáo sư Andrei Pimenov và đội khoa học của ông tại Viện Vật lí Chất rắn thuộc trường Đại học Kĩ thuật Vienna, cùng với một nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Würzburg, đã thu được hiệu ứng Faraday cỡ lớn khi họ cho ánh sáng truyền qua màng hạt nhỏ mercury telluride đặc biệt và tác dụng một điện trường.

Lúc ấy, hiệu ứng chỉ có thể điều khiển được bằng một cuộn dây từ tính ngoài, nhưng nó có những nhược điểm kĩ thuật đáng kể. “Nếu dùng nam châm điện để điều khiển hiệu ứng thì cần những dòng điện rất lớn,” Andrei Pimenov giải thích. Nay, việc chuyển sang bức xạ terahertz giúp họ thu được điện thế chưa tới 1 volt. Như vậy, hệ sẽ đơn giản nhiều và hoạt động nhanh hơn.

Tuy nhiên, vẫn cần một từ trường để làm quay phương phân cực của ánh sáng, nhưng độ lớn của từ trường không còn xác định độ lớn của hiệu ứng nữa, mà tùy thuộc lượng electron tham gia trong quá trình, và lượng này có thể được nắn một cách đơn giản bởi điện thế. Vì thế chỉ một nam châm vĩnh cửu và một nguồn điện áp là đủ cho khâu điều khiển.

Bức xạ terahertz

Ánh sáng dùng trong thí nghiệm tại Vienna là ánh sáng không nhìn thấy: nó là bức xạ terahertz có bước sóng vào cỡ 1 mm. “Tần số của bức xạ này bằng với tần số xung đồng hồ mà thế hệ máy vi tính tiếp theo [trong tương lai] có lẽ có thể đạt tới,” Pimonov giải thích. “Các bộ phận của máy vi tính ngày nay, trong đó thông tin được truyền chỉ dưới dạng tín hiệu điện, không thể được cải thiện về cơ bản. Việc thay thế những dòng điện này bằng ánh sáng có thể mở ra cả một trời cơ hội mới.” Không phải chỉ có những máy vi tính thế hệ mới như giả định được hưởng lợi với việc có thể điều khiển các chùm bức xạ một cách chính xác bằng cơ chế quay ánh sáng vừa được phát triển: bức xạ terahertz ngày nay được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, ví dụ trong các phương pháp ghi ảnh trong kĩ thuật an ninh ở sân bay.

Transistor quang học

Nếu cho ánh sáng truyền vào một bộ lọc phân cực, thì tùy thuộc vào phương phân cực, hoặc nó được phép truyền xuyên qua, hoặc bị chặn lại. Vì thế, hướng quay của chùm tia sáng (và do đó là hướng điện trường đặt vào) xác định một tín hiệu ánh sáng có được gửi qua hay là bị chặn lại. “Đây là nguyên tắc rất căn bản của transistor,” Pimenov giải thích. “Việc tác dụng một điện áp ngoài xác định dòng điện có chạy qua hay không, và trong trường hợp của chúng tôi, điện áp xác định ánh sáng có tới nơi hay không.” Phát minh mới, do đó, là một tương tương của transistor điện tử.

Nguồn: AU Technology

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com