Uutiset

Tutkijat havaitsivat uuden varausten kuljetusilmiön

Ilmiötä voi soveltaa uudenlaisissa, osittain optisesti ja osittain sähköisesti, toimivissa prosessoreissa.

Aalto-yliopiston ja saksalaisen Marburgin yliopiston tutkijat ovat yhteistyössä tutkineet varausten liikkumista puolijohdemateriaalien rajapintojen yli ja havainneet uudenlaisen varausten kuljetusilmiön. Ilmiössä negatiivisen elektronin ja positiivisen varauksen muodostama pari siirtyy rajapinnalle, jonka jälkeen toinen samanlainen pari jatkaa ”viestiä” eteenpäin rajapinnan toisella puolella. Havainto avaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia toteuttaa uudenlaisia loogisia operaatioita elektroniikassa. Tutkijat julkaisivat havaintonsa Physical Review Letters -lehdessä 16.3.2015.

– Mikroelektroniikan lisäksi varausten kuljetusilmiöt ovat avainroolissa myös useissa biologisissa prosesseissa, kuten fotosynteesissä, professori Ilkka Tittonen selventää.

 

Havainto hyvin ainutlaatuinen

Tunnelointi-ilmiössä hiukkanen voi tietyllä todennäköisyydellä läpäistä eri materiaalien välisen ohuen rajapinnan, vaikka se olisi klassisesti mahdotonta. Löydetty ilmiö ei perustu yksittäisten varausten kulkeutumiseen vaan elektronin ja siihen sähköisesti kytkeytyneen positiivisen varauksen muodostaman parin dynamiikkaan. Tätä elektronin ja positiivisesti varatun aukon muodostamaa sidottua paria kutsutaan eksitoniksi.

– Havainto on hyvin ainutlaatuinen. Lopulta terahertsitaajuudella toimiva optinen pulssi vie tiedon tai niin sanotun korrelaation elektroniaukkoparista rajapinnan puolelta toiselle ilman, että eksitoni itse tunneloituu, eli läpäisee rajapintoja. Modernin fysiikan alalla ei ole aikaisemmin löydetty täysin vastaavaa ilmiötä, Tittonen kuvailee.

Ilmiössä yhdistyvät puolijohde- ja terahertsitekniikat ja se mahdollistaa uudenlaisen loogisen toiminnallisuuden mikroelektroniikassa. Ryhmä uskoo, että ilmiöön perustuen on mahdollista suunnitella uudenlaisia prosessoreita, jotka toimivat osittain optisesti ja osittain sähköisesti.

Tutkimus on tehty Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa pääosin Osmo Vänskän toimesta professori Ilkka Tittosen ja Marburgin yliopistossa professorien Mackillo Kiran ja Stephan Kochin johdolla. Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomessa Aalto-yliopisto ja Suomen Akatemia. Professori Mackillo Kira toimii vuosittain vierailevana professorina Aalto-yliopistossa.

Linkki artikkeliin

Lisätietoa:
Professori Ilkka Tittonen
Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu
[email protected]
puh. 040 543 7564

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Lauri Parkkonen and the family cat, Roosa. Photo: Lauri Parkkonen, Aalto, University.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Mitä koirien ja kissojen aivoissa tapahtuu? Uusi kuvantamismenetelmä selvittää lemmikkien mielen saloja

Aalto-yliopiston professori Lauri Parkkosen ryhmä on vuosia kehittänyt kvanttioptisia antureita aivomagneettikäyrän eli magnetoenkefalografian (MEG) mittaamiseen. Toisin kuin perinteisessä MEG-laitteessa, jossa hyvin kylmässä toimivat suprajohtavat anturit vaativat ympärilleen senttimetrejä paksun lämpöeristeen, nämä uudet huoneenlämpötilassa toimivat anturit voidaan tuoda suoraan pään pinnalle. Tämä mahdollistaa entistä tarkemmat aivomagneettikäyrien mittaukset. MEG-kuvantaminen on tutkittavalle kivutonta ja turvallista.
Kuvaa laitteittosta Aalto-yliopsiton Kylmälaboratoriossa.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Ikuinen liike on mahdollista – Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa havainnoitiin kahden fysiikan lait haastavan aikakiteen välistä vuorovaikutusta

Aikakiteet ovat aineen olomuoto, jossa hiukkaset liikkuvat ikuisesti toistuvassa rytmissä ilman ulkopuolista energiaa. Tutkijat onnistuivat luomaan Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa kaksi aikakidettä ja tarkkailemaan niiden välistä vuorovaikutusta. Tulevaisuudessa aikakiteitä voi hyödyntää erilaisissa laitteissa, kuten kvanttitietokoneiden muistina.
Valkoinen laboratoriotakki sekä analyysityökalu, jolla voidaan mitata veripisarasta särkylääkkeen pitoisuus.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Kannettava ja nopea analysointityökalu voi mullistaa kipulääkkeiden diagnostiikkamarkkinat

Aalto-yliopistosta ponnistanut startup-yritys Fepod Oy Ltd on kehittänyt diagnoosimenetelmän, jolla potilaan veren kipulääkepitoisuus voidaan selvittää nopeasti ja edullisesti suoraan hoitopaikalla.
Yhdistelmäkuva, jossa näkyy revontulia, Maa, mittauksia.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Suomi 100 -satelliitti teki sen, mihin aiemmin pystyivät vain paljon suuremmat: kuvasi ja tutki revontulia

Revontulialueen tutkiminen auttaa esimerkiksi turvallisten tietoliikenneyhteyksien kehittämisessä.