Új modellek alapján a fizikusok jobban tudják, hogyan építsenek kvantum-áramköröket, dolgozzanak ki szupervezető anyagokat, vagy „csak” gyorsabb komputereket, hatékonyabb napelemeket, jobb elektromos autókat stb. fejlesszenek.

Kutatók többek között a szilíciumból vagy az okostelefonokban lévő gallium-arzenidből akarják a lehető legtöbbet „kihozni.” Szilíciumból megbízható, olcsó és energiahatékony áramköröket készítenek, másrészt viszont folyamatosan próbálnak komplexebb új anyagokat előállítani. Az utóbbi években sikerült megváltoztatni ezeknek az anyagoknak az áramvezetését, a fénnyel való interakcióikat.

Az amerikai Északnyugati és a Texasi egyetemek kutatói kidolgoztak egy, a napjaink infokom eszközeit működtető áramkörökhöz használt anyagok elektromos és mágneses tulajdonságain módosító érdekes módszert: Rövid lézerlövésekkel és erős mágnesekkel változtattak rajtuk. Egyelőre inkább csak elméletről van szó, gyakorlati hasznosítására várni kell még.

Ezek a tulajdonságok, például, hogy egyes anyagok hatékonyan vezetik az áramot, vagy sem, a bennük lévő elektronok elrendezésétől függenek. Erős mágneses mező vagy egy elemből jövő elektromos áram változtathat az elrendezésen. A lézer szintén, viszont bonyolultabb előrejelezni, hogy miként.

A lézerek jól elrendezett fényhullámok, az általuk létrehozott elektromágneses mezők folyamatosan változnak.

„Amikor a fényimpulzus keresztülmegy egy anyagon, drámai módon és gyakran nagyon-nagyon rövid idő alatt megváltoztatja a tulajdonságait. Munkánkból kiderül, hogy milyen impulzusokat kell használni egyes óhajtott hatások eléréséhez” – nyilatkozta a kutatást vezető Gregory Fiete.

A fény állandóan változó természetét kihasználva, megváltoztatható az anyagok állapota is. Ezeket a változásokat más módszerekkel nem érnék el; és egyes új állapotokban az érintett anyagok sokkal érzékenyebbek az elektromos vagy mágneses mezőkre, amivel például sokat javíthatnak orvosi technológiákon, biztonságosabb érzékelők készíthetők belőlük. Más hatások elérésével többek között az internet gyorsítható fel, mert hatékonyabban továbbítják az információt.

„Próbáljuk megérteni a természet működésének alapelveit, majd ezeket az alapelveket például villamosmérnökök alkalmazzák szenzorok vagy kommunikációs eszközök fejlesztésekor” – magyarázza Fiete.