Kommer våra mobiltelefoner och internetdata i framtiden att fungera med hjälp av ljus istället för bara elektricitet? Nu har ett internationellt forskarteam under ledning av forskare från CNRS vid Laboratoire Albert Fert (CNRS/Thales) för första gången upptäckt hur man kan generera en elektronisk gas som finns i LED-skärmar genom att belysa ett material som består av oxidlager.
Dessa gaser, som förekommer naturligt i vissa halvledarmaterial, hade tidigare endast manipulerats med hjälp av elektriska signaler i oxiderade material. När ljuset stängs av försvinner gasen.
Detta fenomen, som ligger i gränslandet mellan optik och elektronik, banar väg för många tillämpningar inom elektronik, spintronik och kvantdatorer. Det beskrivs i en forskningsartikel som publicerats i Nature Materials.
Elektroniska komponenter som kan styras med ljus istället för elektricitet har fördelen att de är mycket snabbare, mer energieffektiva och enklare att använda. Användningen av ljusstyrda transistorer skulle till exempel kunna eliminera upp till en tredjedel av de elektriska kontakterna på ett chip, vilket skulle spara omkring en miljard elektriska kontakter bara på en datorprocessor.
Andra tillämpningar som kombinerar fotonik och elektronik kan bli resultatet av denna upptäckt, till exempel konstruktionen av ultrakänsliga optiska detektorer. I detta fall fungerar ljuset effektivt som en förstärkare. Vid samma elektriska spänning är den producerade strömmen upp till 100 000 gånger starkare än i mörker.
Detta genombrott uppnåddes genom att kombinera banbrytande experiment med teoretiska beräkningar. Atomernas placering vid gränssnittet mellan de två oxidskikten kalibrerades noggrant, observationer på atomnivå användes för att identifiera atomernas beteende och modellering hjälpte till att beskriva elektronernas rörelse när de utsattes för ljusstimuli.
Forskare vid Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg) och Laboratoire de physique des solides (CNRS/Université Paris-Saclay) var också involverade i denna forskning.
Mer information: Jättefotokonduktans vid gränssnitt mellan nickelate/SrTiO3 med oändligt många lager via en optiskt inducerad elektronisk gas med hög rörlighet, Nature Materials (2025). DOI: 10.1038/s41563-025-02363-y.