Descripción del proyecto
Los láseres ultrarrápidos auguran la electrónica de alta velocidad
La electrónica se acelera rápidamente, con una miniaturización que se acerca a las dimensiones atómicas y velocidades de conmutación que alcanzan las frecuencias ópticas. La electrónica de ondas de luz, en la que las cargas a escala atómica se controlan mediante campos láser de pocos ciclos, podría hacer avanzar el procesamiento de la información a una velocidad mil veces superior a la de las frecuencias de microondas. La consecución de la electrónica de ondas luminosas depende de la capacidad de medir el movimiento electrónico dentro y alrededor de los átomos. El equipo del proyecto DIVI, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, tiene como objetivo la visualización directa del movimiento electrónico con una resolución espacial subatómica y una resolución temporal inferior al ciclo óptico. En DIVI se utilizará la microscopía electrónica estroboscópica y la difracción para visualizar la actividad electrónica fundamental en el espacio y el tiempo. El estudio de las interacciones luz-materia en diversos materiales a escala atómica ofrece nuevas perspectivas para el futuro de la electrónica de alta velocidad.
Objetivo
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.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
78464 Konstanz
Alemania