Description du projet
Les lasers ultrarapides sont porteurs de promesses pour le domaine de l’électronique à grande vitesse
Le domaine de l’électronique se développe très rapidement, la miniaturisation s’approchant des dimensions atomiques et les vitesses de commutation atteignant les fréquences optiques. L’électronique à ondes lumineuses, dans le cadre de laquelle les charges à l’échelle atomique sont contrôlées par des champs laser à faible nombre de cycles, pourrait accélérer le traitement de l’information jusqu’à un millier de fois plus vite que les fréquences micro-ondes. La mise en œuvre de l’électronique à ondes lumineuses dépend de la capacité à mesurer le mouvement électronique à l’intérieur et autour des atomes. Le projet DIVI, financé par le Conseil européen de la recherche, ambitionne de permettre une visualisation directe du mouvement électronique avec une résolution spatiale subatomique et une résolution temporelle inférieure au cycle optique. Le projet utilisera la microscopie électronique stroboscopique et la diffraction pour visualiser l’activité électronique fondamentale dans l’espace et le temps. L’étude des interactions entre la lumière et la matière dans divers matériaux à l’échelle atomique offre de nouvelles perspectives pour l’avenir de l’électronique à grande vitesse.
Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
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Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
78464 Konstanz
Allemagne