Projektbeschreibung
Ultraschnelle Laser sind vielversprechend für Hochgeschwindigkeitselektronik
Die Elektronik entwickelt sich rasant, die Miniaturisierung nähert sich atomaren Dimensionen und die Schaltgeschwindigkeit erreicht optische Frequenzen. Die Lichtwellenelektronik, bei der Ladungen auf atomarer Ebene durch Laserfelder mit wenigen Zyklen gesteuert werden, könnte die Informationsverarbeitung auf das Tausendfache der Mikrowellenfrequenzen beschleunigen. Die Realisierung der Lichtwellenelektronik hängt von der Fähigkeit ab, elektronische Bewegungen innerhalb von Atomen und um Atome herum zu messen. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt DIVI zielt auf die direkte Visualisierung elektronischer Bewegungen mit subatomarer räumlicher und zeitlicher Auflösung ab. DIVI wird die stroboskopische Elektronenmikroskopie und die Beugung nutzen, um grundlegende elektronische Aktivitäten in Raum und Zeit sichtbar zu machen. Die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie in verschiedenen Materialien auf atomarer Ebene bietet neue Einblicke in die Zukunft der Hochgeschwindigkeitselektronik.
Ziel
Electronics is rapidly speeding up. Ultimately, miniaturization will reach atomic dimensions and the switching speed will reach optical frequencies. This ultimate regime of lightwave electronics, where atomic-scale charges are controlled by few-cycle laser fields, holds promise to advance information processing technology from today’s microwave frequencies to the thousand times faster regime of optical light fields. All materials, including dielectrics, semiconductors and molecular crystals, react to such field oscillations with an intricate interplay between atomic-scale charge displacements (polarizations) and collective carrier motion on the nanometer scale (currents). This entanglement provides a rich set of potential mechanisms for switching and control. However, our ability to eventually realize lightwave electronics, or even to make first steps, will critically depend on our ability to actually measure electronic motion in the relevant environment: within/around atoms. The most fundamental approach would be a direct visualization in space and time. This project, if realized, will offer that: a spatiotemporal recording of electronic motion with sub-atomic spatial resolution and sub-optical-cycle time resolution, i.e. picometers and few-femtoseconds/attoseconds. Drawing on our unique combination of expertise covering electron diffraction and few-cycle laser optics likewise, we will replace the photon pulses of conventional attosecond spectroscopy with freely propagating single-electron pulses at picometer de Broglie wavelength, compressed in time by sculpted laser fields. Stroboscopic diffraction/microscopy will provide, after playback of the image sequence, a direct visualization of fundamental electronic activity in space and time. Profound study of atomic-scale light-matter interaction in simple and complex materials will provide a comprehensive picture of the fundamental physics allowing or limiting the high-speed electronics of the future.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
78464 Konstanz
Deutschland