LAZER ATIŞI İLE, BİLİNEN HERHANGİ BİR YÖNTEMDEN DAHA HIZLI ELEKTRİK AKIMI ÜRETİLDİ
(Kimya ve fizik yardımcı doçenti Ignacio Franco grubu, ultrafast lazer darbelerinin, maddenin özelliklerini bozmak ve elektrik akımlarını küçük, nano ölçekli, elektrik devreleri boyunca herhangi bir geleneksel yoldan daha hızlı üretmek için nasıl kullanılabileceğini açıkladı. Akımların büyüklüğü ve yönü, değişen lazer parametreleriyle basitçe manipüle edilebilir. (Rochester Üniversitesi / Michael Osadciw Üniversitesi))
İnsan saçından bin kat daha ince bir cam ipliği alın. İki metal arasında kablo olarak kullanın. Saniyenin milyarda biri olan bir lazer darbesiyle vurun. Olağanüstü şeyler olur.
Lazer, cam benzeri malzemeyi o kadar kısa bir sürede metal benzeri bir şeye dönüştürerek elektrik devresinde bir elektrik akımı patlaması oluşturur. Bu durum, elektrik üretmenin geleneksel bir yolundan ve uygulanan bir voltajın olmamasından çok daha hızlıdır. Dahası, akımın yönü ve büyüklüğü basitçe lazer şeklini değiştirerek kontrol edilebilir.
Rochester Üniversitesinde fizik Yrd doç olan Ignacio Franco, “Bu çalışmayla, lazer kullanılarak elektronların kontrolünde yeni bir sınırı işaret ediyor” dedi. Grubunda doktora sonrası bir meslektaşı olan Liping Chen ve Hong Kong Üniversitesi'ndeki Yu Zhang ve GuanHua Chen ile deneyde olanları yeniden yaratmak ve açıklığa kavuşturmak için bir hesaplama modeliyle işbirliği yaptı. Franco'nun NSF CAREER ödülü tarafından finanse edilen bu çalışma Nature Communications'da yayınlandı.
Ignacio Franco, “Bundan bir araba üretmeyeceksin, ama daha önce hiç olmadığı kadar hızlı akım üretebileceksiniz,” dedi. Lazerler maddenin nano yapısını o kadar şiddetli titreştirirler ki madenin yapısal özelliklerinin değişmesine de neden olur. Bu da bize maddenin davranışını ve yapısını değiştirmek için ışığı kullanabileceğimizi gösterir.
Bir doğrusal karbon zincirinden yapılan moleküler kablolar, nano ölçekli bir bağlantı oluşturan metalik kontaklara bağlanır. Üretilen akım Stark etkisi olarak adlandırılan bir olaydır, çünkü maddenin enerji seviyeleri, lazerin harici elektrik alanının varlığı nedeniyle kaydırılır, molekül ve metalik kontaklar arasındaki seviye hizalamasını kontrol etmek için kullanılır.
Fakat bu teori sadece bu kadarıyla kaldı. Çünkü nano ölçekte kablolar yapmak ve lazerlerin bu kabloları tahribinden sonra incelemelerle teoriyi kanıtlayacak deneyler yapmak gerçekten çok zorlu bir süreçti.
Bu 2013 yılında Max Planck enstitüsündeki araştırmanın lideri olan Ferenc Krausz ve ekibi farklı bir nano ölçekte (iki ucunda altın elektrodlar olan cam ile) ultra hızlı akımlar üretinceye kadar değişmedi.
Francoya göre, olayın kesin dinamikleri belirsiz. Diğer araştırmacılar tarafından çeşitli teoriler geliştirildi. Ancak materyaller farklı olsa da Franco, aynı 2007 de ki deneydeki gibi deneyin Stark etkisi fenomeninden etkilendiğinden şüpheleniyordu.
Dört yıllık bir simülasyon çalışması, Franco'nun şu sözlerini doğruladı. “Son deneysel yöntemleri kullanarak ana deneysel gözlemleri kurtarmayı başardık ve deneysel gözlemlerin ardındaki mekanizmanın çok basit bir resmini geliştirdik”.
Franco, araştırmanın teori ve deneylerin bilimin gelişmesinde nasıl birbirini desteklediğini çok güzel örneklediğini söyledi. “Teori, hiç kimsenin anlayamadığı bir deneye yol açtı ve bu da daha iyi deneylere yol açan daha iyi teorilerle sonuçlandı” diyor. “Bu, hala anlamamız gereken çok fazla şeyin olduğu bir alan” diye ekliyor.
Kimyacılar materyalin termodinamik dengede ya da dengeye yakın olduğu durumlarda molekül yapısının olası işlevlerini araştırmışlardır.
Franco, oysa ki “Bu araştırma sizi dengeden çok çok uzak olan yapı-fonksiyon ilişkilerini düşünmeye davet ediyor.” Dedi.
Çeviri:Celal DEMİRTAŞ
Kaynak:University of Rochester
Yayınlama tarihi: 02.07.2018