你的5G手机过时了？科学家联手破局：万亿分之一秒的光控革命！

排行榜 2025年08月07日 03:06 0 aa

你拍运动场景时手机照片总糊？可能得怪芯片里的半导体“反应慢”——传统电子门控调控半导体，最快也得等几纳秒（十亿分之一秒）。但最近德国科学家玩了个“光魔法”：用太赫兹光脉冲当“闪电扳手”，能在万亿分之一秒内掰动半导体的电子结构。这研究刚发在《自然・通讯》，国内半导体圈已经坐不住了。

传统半导体咋控制？打个比方，就像给电流装了个“电子闸门”，靠电压变化开关。但这闸门再灵敏，开关一次也得花上几纳秒——放手机里，足够让运动画面“卡”出重影。德国比勒费尔德大学和德累斯顿固体所的团队另辟蹊径：他们造了个纳米级“光聚能罩”（3D-2D混合天线），能把太赫兹光（介于红外和微波之间的电磁波）“捏”成垂直穿过半导体的超强电场，强度能达到每厘米几兆伏——相当于把闪电的电场浓缩到头发丝粗细的空间里。

“以前调半导体像用手拧水龙头，现在直接给水管通高压脉冲！”项目领头人图尔钦诺维奇教授打了个比方。实验数据更绝：这种光控操作能在不到1皮秒（万亿分之一秒）内完成，比传统方法快了上千倍。打个比方，要是把传统方法的时间比作眨一次眼（约300毫秒），新方法就相当于眨眼时睫毛颤动的百万分之一——快到“肉眼根本看不见变化”。

造这个“光聚能罩”可费了劲。德累斯顿团队像搭乐高似的，试了上百种纳米天线结构，才找到能把太赫兹光“精准塑形”的方案。论文一作平冈智树说：“当示波器上跳出那道超强电场的波形时，我和同事在实验室里转了三圈——这光真的‘听话’了！”

这技术能咋用？往小了说，手机摄像头的图像传感器用它，拍高速运动物体能“冻结”每帧画面；往大了看，5G/6G通信的信号处理器、量子计算机的光控开关，甚至自动驾驶的超高速激光雷达，都可能用上这种“光控半导体”。中科院微电子所专家提醒：“这和咱们正在攻关的‘光互连芯片’方向高度契合——用光子代替电子传信号，速度能再上一个台阶。”