向”Valleytronic”设备进行数据存储或计算机逻辑系统

更快、 更高效的数据存储和计算机逻辑系统可能是晶体的由于新方式调优中二维薄膜，由麻省理工学院的研究人员发现的电子能级的地平线上。
这一发现可能最终铺平道路发展的所谓”valleytronic”设备，哪些治理方式电子收集围绕着两个相等的能量状态，称为山谷。
工程师们也在一些时间警告说，我们正在接近的多小，我们可以建立常规的电子晶体管，基于电子的电荷限制。
因此，研究人员一直在调查的电子自旋，存储和操作数据; 被称为属性的实用程序这种技术被称为自旋电子学。
但是，以及他们的电荷、 自旋电子材料中也有另一种”自由度，”称为硅谷指数。这是所谓的因为策划相对于其势头结果组成的曲线与两个山谷，因为他们通过材料移动由电子填充图中电子的能量。
利用这种程度的自由可能允许信息存储和处理一些材料通过有选择性地填充与电子两个山谷。
然而，发展这种 valleytronic 设备需要系统，要有选择性地控制电子在两个山谷，到目前为止被证明很难实现。
现在，在今天发表在科学 》 杂志的一篇论文，Nuh Gedik，麻省理工学院物理系副教授为首的研究人员描述了使用激光灯内的二硫化钨原子薄薄的晶体独立，控制电子在两个山谷的新方式。
“两个山谷处于完全相同的能量水平，不一定是最好的应用程序因为你想要能够优化它们，以便电子会 [从高] 移动到较低的能量状态，稍有改变能源”Gedik 说。
虽然这可以通过施加磁场，甚至非常强大的实验室磁体与强度 10 特斯拉是只能够由大约 2 millielectronvolts (meV) 转变谷能量水平。
研究人员先前已经通过引导超快激光脉冲，收听频率非常略低于共振的材料，他们是能够通过被称为”光的斯塔克效应”影响的山谷之一的能量转换而离开其他山谷几乎不变。他们在这种方式能够达到达 20 兆电子伏的能量水平的转变。
“光与电子内部的物质形态类型的混合状态，有助于推动周围的能量水平，”Gedik 说。
在最新的实验中，研究人员发现，通过调整激光频率低于共振，甚至进一步，增加其强度，他们能够同时转变能量水平的两个山谷，出了一个非常罕见的物理现象。
虽然一个山谷仍转移光鲜明转变的结果之前，其他山谷转移通过不同的机制，称为”布洛赫斯基转变，”从麻省理工学院物理学博士研究生 Edbert 贾维斯 Sie，论文的主要作者。
虽然布洛赫斯基转变是第一次在 1940 年，预测并很快激起了人们对威利斯羊肉后羔羊他 1955年诺贝尔奖得主发现转移的氢原子，它一直是个相当大的挑战，在固体中进行了试验观察它。
事实上，除了所谓的人工原子，新机制从来未有出现在固体中到目前为止，因为由此产生的转变是太小，Sie 说。在 Gedik 实验室进行的实验产生 10 兆电子伏，布洛赫斯基转变，大于 1000 倍，以前见过。
什么是更多，两种效应 — — 布洛赫斯基转变和光学 Stark 效应 — — 以前往往发生在相同的光跃迁，意味着研究人员一直难以盖棺定论这两种机制，Sie 说。
“在我们的工作我们可以解开这两种机制很自然，因为当一个山谷展览光学 Stark 效应，其他山谷展品的布洛赫斯基转变，”Sie 说。”这可以工作，可以非常漂亮地在这种材料因为这两种机制有两个山谷的相似关系。他们都被有关由所谓的时间反演对称性。
这应该允许 valleytronic 属性在二维材料增强控制权，努哈说。”它能给你更多的自由，在调优电子山谷，”他说。
研究团队包括梁赋、 劳伦斯 C.、 莎拉 · 比登哈恩助理教授在麻省理工学院的物理系;靖港，在麻省理工学院; 电气工程系副教授春鸿吕，加州大学河边分校; 大学物理学助理教授和李义贤，清华大学台湾国立大学的助理教授。由美国能源部、 戈登 · 贝蒂 · 摩尔基金会、 全国科学基金会，和科技部和台湾技术支持工作。
本文根据约翰 Schaibley，在亚利桑那大学物理学助理教授，他没有参与此项研究是在半导体，布洛赫斯基第一次报告。
“Gedik 和他的同事们证明，他们可以控制这种三个原子厚的半导体的能量转变，”他说。 “通过改变激光偏振特性的他们，他们可以使用布洛赫斯基 shift 来控制不同的电子状态。”