Abo
  • Services:

Das Licht bringt Schwung in die Elektronen

Die nötige Energie, um Elektronen aus der Metalloberfläche zu entfernen, kann gesenkt werden, wenn zuvor die Elektronen in der Oberfläche zu Schwingungen angeregt werden, zu sogenannten Oberflächenplasmonen. Die Elektronen haben dann ein höheres Energieniveau und können so leichter aus der Oberfläche gelöst werden. Um sie zu den Schwingungen anzuregen, werden die Eigenschaften von Photonen als elektromagnetische Wellen ausgenutzt.

Stellenmarkt
  1. Versicherungskammer Bayern, Saarbrücken
  2. netvico GmbH, Stuttgart

Auf einfachen Oberflächen können diese Schwingungen aber nicht von Licht angeregt werden. Wenn die angeregten Plasmone die gleiche Frequenz haben wie das Licht, mit denen sie angeregt werden sollen, sind sie viel kleiner als die Wellenlänge von Licht mit der gleichen Frequenz. Das Licht würde einen zu großen Teil der Oberfläche gleichzeitig beeinflussen. Es kann aber gelingen, wenn die Oberfläche so strukturiert ist, dass die Photonen nur mit einer kleinen Fläche interagieren.

In dem Gerät wird Licht mit einer Wellenlänge von 785 Nanometer verwendet und die Plasmone in etwa 300 Nanometer großen, runden Strukturen aus Gold angeregt. In dem Gerät sehen diese Strukturen aus wie Pilze in einem quadratischen Gitter, im Hut der Pilze werden die Plasmone angeregt. Die Plasmone verringern auch den nötigen Aufwand, um Elektronen durch ein elektrisches Feld aus dem Metall zu lösen. Das ist die sogenannte Feldemission.

Ein paar Volt reichen aus

Die Feldemission leistet in dem Gerät die eigentliche Arbeit. Dafür wird zwischen dem Pilz und einem elektrischen Leiter, unterhalb von dem Hut des Pilzes, eine Spannung angelegt. Dafür reichen wenige Volt aus. Die Feldstärke an einem bestimmten Ort hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die wichtigsten Faktoren sind der Spannungsunterschied zwischen zwei Orten, ihr Abstand und die Form der Oberfläche. Der Abstand zwischen dem unteren Leiter und dem Hut beträgt etwa 225 Nanometer. Eine Spannung von einem Volt reicht dabei schon für eine Feldstärke von über 4 Millionen Volt pro Meter.

An den Hutkanten wird die lokale Feldstärke durch das Zusammenlaufen der Feldlinien nochmals verstärkt. Die Plasmonen führen erneut zu einer zusätzlichen Verstärkung um etwa das 25-fache. Zusammen reicht das aus, um freie Elektronen mit Spannungen unter 10 Volt und einer einfachen Laserdiode zu erzeugen. Anstatt bis zu eine Billion Watt reichen dazu 5 bis 40 Watt pro Quadratzentimeter aus. Wegen der kleinen Fläche benötigt das Gerät damit weniger als ein Milliwatt Laserleistung.

Die Leitfähigkeit des Geräts kann sowohl durch die angelegte Spannung als auch die Leistung des Lasers beeinflusst werden. Außerdem muss es nicht im Vakuum betrieben werden. Allerdings hat es bei normalem Luftdruck eine etwas schlechtere Leistung. Bis das Gerät tatsächlich einsatzfähig ist, muss noch viel Entwicklungsarbeit geleistet werden. Der Prototyp sollte vor allem nachweisen, dass es möglich ist, Elektronen mit niedrigen Spannungen und geringer Laserleistung aus der Oberfläche zu lösen.

 Mikroelektronik: Wie eine Vakuumröhre - nur klein, stromsparend und schnell
  1.  
  2. 1
  3. 2


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. und Assassins Creed Odyssey, Strange Brigade und Star Control Origins kostenlos dazu erhalten
  2. 119,90€

Ach 14. Nov 2016

Fein und Cremig weil: ein Gitarrenverzerrer entspricht ja einer extremen Übersteuerung...

FreiGeistler 14. Nov 2016

Eine Laserdiode ist ein Halbleiterlaser. Also - doch, basiert auf Halbleitern.

Pwnie2012 12. Nov 2016

Die sind nur spannungsgesteuert, weil sie so funktionieren. Nutzen tut man sie wegen der...

EhNickma 12. Nov 2016

Ja, das besondere sind folgende Faktoren: 1. Elektronen werden bereits mit wenigen Volt...

tomsen_san 11. Nov 2016

Ich glaube, 'devices' würde hier eher mit 'Bauteile' zu übersetzen sein als 'Gerät'. Es...


Folgen Sie uns
       


Sky Ticket TV-Stick im Test

Wir haben den Sky Ticket TV Stick getestet. Der Streamingstick mit Fernbedienung bringt Sky Ticket auf den Fernseher, wenn dieser den Streamingdienst des Pay-TV-Anbieters nicht unterstützt. Auf dem Stick läuft das aktuelle Sky Ticket, das im Vergleich zur Vorgängerversion erheblich verbessert wurde. Den Sky Ticket TV gibt es quasi kostenlos, weil dieser nur zusammen mit passenden Sky-Ticket-Abos im Wert von 30 Euro angeboten wird.

Sky Ticket TV-Stick im Test Video aufrufen
Augmented Reality: Das AR-Fabrikgelände aus dem Smartphone
Augmented Reality
Das AR-Fabrikgelände aus dem Smartphone

Derzeit ist viel von einer Augmented Reality Cloud die Rede. Golem.de hat mit dem Berliner Startup Visualix über den Stand der Technik und künftige Projekte für Unternehmenskunden gesprochen - und darüber, was die Neuerungen für Pokémon Go bedeuten könnten.
Ein Interview von Achim Fehrenbach

  1. Jarvish Motorradhelm bringt Alexa in den Kopf
  2. Patentantrag Apple plant Augmented-Reality in der Windschutzscheibe
  3. Magic Leap Lumin OS Erste Bilder des Betriebssystems für Augmented Reality

Campusnetze: Das teure Versäumnis der Telekom
Campusnetze
Das teure Versäumnis der Telekom

Die Deutsche Telekom muss anderen Konzernen bei 5G-Campusnetzen entgegenkommen. Jahrzehntelang von Funklöchern auf dem Lande geplagt, wollen Siemens und die Automobilindustrie nun selbst Mobilfunknetze aufspannen. Auch der öffentliche Rundfunk will selbst 5G machen.
Eine Analyse von Achim Sawall

  1. Stadtnetzbetreiber 5G-Netz kann auch aus der Box kommen
  2. Achim Berg "In Sachen Gigabit ist Deutschland ein großer weißer Fleck"
  3. Telefónica Bündelung von Bandbreiten aus 4G und 5G ist doch möglich

Neuer Echo Dot im Test: Amazon kann doch gute Mini-Lautsprecher bauen
Neuer Echo Dot im Test
Amazon kann doch gute Mini-Lautsprecher bauen

Echo Dot steht bisher für muffigen, schlechten Klang. Mit dem neuen Modell zeigt Amazon, dass es doch gute smarte Mini-Lautsprecher mit dem Alexa-Sprachassistenten bauen kann, die sogar gegen die Konkurrenz von Google ankommen.
Ein Test von Ingo Pakalski


      •  /