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    如何让计算机更快?太阳能电池更高效?用激光拍摄或将可以

    更快的计算机,更高效的太阳能电池板,更强大的电动汽车……东北大学研究人员正在帮助实现这些技术进步,他们正在开发一种方法来改变用于制造电路材料的电学和磁性能,这些电路为我们每天使用的电子产品提供动力。东北大学的物理学教授Gregory Fiete说:我们正在探索的这种想法为提供一种从物质中获取更多的方法。

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    可以使用可能在电子产品中普遍使用的材料,比如智能手机中的硅或砷化镓,可以让这些做此前现在不能做的事情。硅等材料帮助研究人员建立了可靠、低成本、节能的电路,为我们的电子产品提供动力。物理学家们正在利用新的、更复杂的材料进行下一步研究。近年来,已经能够改变这些新材料导电或与光相互作用的方式,方法之一就是把它们放在强磁铁附近,或者把它们连接到电池上。这为设计下一代电子产品开辟了新的可能性。

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    现在,Fiete和博士生Michael Vogl已经证明了一种理论方法,可以通过用激光拍摄材料来预测改变这些电和磁特性。材料的特性,包括它是否是有效的导电体,取决于它内部电子的排列。稳定的磁场或来自电池的电流可以改变这种排列。激光也可以做同样的事情,但是预测起来有点复杂。激光是组织良好的光波,产生的电磁场是不断波动的。当光脉冲通过一种材料时,它会以一种非常戏剧性的方式改变这种材料的性质,而且通常是在非常短的时间尺度内。

    如何让计算机更快?太阳能电池更高效?用激光拍摄或将可以

    所做的研究是帮助了解应该用什么样的脉冲来达到某些预期效果,不断变化的光本质也可以帮助物理学家将材料转换成其他方法无法达到的新状态。其中一些新状态可能会使一种材料对电场或磁场更加敏感,这可以用来改进医疗技术和安全传感器。另一些可能会使它更有效地携带信息,这可以用来加快互联网连接。所做的是试图理解自然运作的基本原则,然后,这些原理就会被电子工程师等人采用,他们想用这些原理来制造传感设备或通信设备。它向上和向外传播到许多不同领域。

    如何让计算机更快?太阳能电池更高效?用激光拍摄或将可以

    博科园|研究/来自:东北大学

    参考期刊《物理评论X》

    DOI: 10.1103/PhysRevX.9.021037

    博科园|科学、科技、科研、科普

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