p A técnica para gerar alta intensidade, pulsos ópticos ultracurtos desenvolvidos pelos vencedores do Prêmio Nobel de Física de 2018, Professor Gérard Mourou e Dra. Donna Strickland, fornece a base para importantes abordagens científicas usadas na pesquisa de Swinburne. p ARC Center of Excellence for Future Low Energy Electronics Technologies (FLEET) Investigador chefe em Swinburne, Professor Associado Jeff Davis, usa pulsos de laser com apenas alguns quatrilionésimos de segundo de duração para investigar o romance, materiais complexos que poderiam ser usados ​​na futura eletrônica de baixa energia.

p O campo de estudo é a espectroscopia ultrarrápida de 'femtossegundo' - um femtossegundo é um milionésimo de bilionésimo de segundo.

p "Esses pulsos de duração extremamente curta são necessários para medir a evolução de partículas subatômicas, como elétrons, "explica o professor associado Davis.

p "Quando você quiser medir a velocidade com que algo está se movendo, você precisa de uma arma de partida para acertar as coisas e algo para parar o relógio.

p "Em uma corrida de 100 metros, isso é simples porque o tempo gasto para correr 100 metros é lento em comparação com a rapidez com que você pode apertar os botões de um cronômetro.

p "Mas quando você quer medir a evolução precisa dos elétrons, que podem alterar suas propriedades ou seu estado em femtossegundos, você precisa ser capaz de iniciar e parar o relógio muito, muito mais rapido. Usamos pulsos de laser de femtossegundo para conseguir isso. "

p Swinburne tem a maior concentração de sistemas de laser ultrarrápido do hemisfério sul, muitos contando com a técnica desenvolvida pelo Dr. Strickland e o Professor Mourou. Na verdade, Swinburne foi o primeiro laboratório na Austrália a instalar um desses sistemas de laser amplificado, em 1998, para fornecer uma compreensão fundamental de novos materiais.

p Amplificação de pulso chilreado

p O desenvolvimento da amplificação de pulso chirped (CPA) pelo Professor Mourou e Dr. Strickland permitiu descobertas científicas em vários campos.

p O CPA permite que pulsos de alta energia sejam produzidos a cada microssegundo - um milhão de pulsos por segundo - o que significa que as medições de espectroscopia podem ser realizadas em um tempo razoável, permitindo que dados suficientes sejam adquiridos para minimizar os níveis de ruído em sinais fracos.

p Isso também torna possível variar diferentes parâmetros de controle para construir uma imagem abrangente dos fatores importantes que afetam a dinâmica e os mecanismos do processo específico de interesse.

p A energia extremamente alta do pulso de laser garante que os processos não lineares sejam eficientes. Isso permite que os pesquisadores "sintonizem" o comprimento de onda, produzir luz laser em todo o espectro eletromagnético, do infravermelho distante, através da luz visível, ultravioleta e até mesmo raios-X.

p Propriedades de sondagem e forçando estados temporários em FLEET

p Além de sondar materiais novos e complexos, estes de alta energia, pulsos de laser ultracurtos podem ser usados ​​para controlar as propriedades desses materiais, e até mesmo levá-los a mudar de estado, tornando-se novos estados quânticos da matéria.

p "Em FLEET, estamos desenvolvendo maneiras de transformar materiais bidimensionais de isoladores triviais em isolantes topológicos, e de volta, "explica o professor associado Davis.

p Isoladores topológicos são um estado da matéria relativamente novo, reconhecido pelo Prêmio Nobel de Física 2016, que não conduzem eletricidade pelo seu interior, mas, em vez disso, a corrente elétrica pode fluir em torno das bordas sem resistência, e, portanto, sem perda de energia.

p A FLEET aproveitará esta propriedade única para desenvolver uma nova geração de dispositivos eletrônicos topológicos que não desperdiçam energia durante a troca.

p A tecnologia proposta também pode mudar potencialmente muito mais rápido do que a atual, eletrônica à base de silício.

p "Os pulsos de laser ultrarrápidos permitem um controle requintado sobre as propriedades do material, dando-nos o potencial de comutação ultrarrápida, "diz o professor associado Davis.

p "Este controle requintado e nossa medição ultrarrápida da dinâmica nos permitirão compreender totalmente essas transições de fase, permitindo-nos otimizar seu controle em dispositivos futuros.

p "Então, é ciência fundamental, mas com uma aplicação imediata, "explica o professor associado Davis.

p "Esses experimentos aumentam nossa compreensão fundamental das transições de fase topológica, e usamos esse conhecimento em nossas investigações de ultra-baixa energia futura, eletrônica com base topológica. "