科學家修正基爾霍夫電流定律

雖然物理定律不是隨便就可以推翻的，但是它們有時也需要修正。美國伊利諾伊大學電子和計算機工程教授米爾頓·馮和小尼克·侯隆亞克等研究人員通過開發出的三端口晶體管激光器（three-port transistor laser），對基爾霍夫電流定律進行了修正。

伊利諾伊大學研究人員通過使用量子阱修改基區和諧振器的外形，把晶體管的工作方式由自發發射轉變為受激發射。晶體管復合工藝的改變使器件特性發生了變化，使其具有一種基本的、潛在的接近激光器閾值的可用的非線性特性。三端口晶體管激光器通過把電輸入信號轉變為兩個輸出信號——一個電信號和一個光信號，從而提供了新的信號混合和開關能力，把晶體管和激光器的功能結合了起來。

侯隆亞克教授說：“光信號與電信號相連和相關，但在晶體管激光器中光信號和電信號的關系則被解除。基爾霍夫定律照顧到了電荷平衡，卻沒有照顧到能量平衡。由此帶來的問題是，如何將該定律適用于所有情況，并以電路的語言將其表達出來。”

最終，三端口晶體管激光器所表現的特性促使研究人員對基爾霍夫定律進行了再檢驗和修正，以使其能適用于解釋電子和光子，從而有效地將電流定律擴展為電流——能量定律。在5月10日的《應用物理雜志》網絡版上，研究人員發表了有關的模型和支持數據。

馮教授表示，過去的定律僅與從給定節點流出的電子相關，從不涉及能量守恒的問題。他說：“這是我們首次看到能量是如何參與到守恒過程中的。”

基于修正定律的計算機模型與從三端口晶體管激光器收集的數據相符，可非常精確地預測出集成電路的頻寬、速度和其他特性。通過研究三端口晶體管激光器中電子、光子和半導體的行為，研究人員將可開發出該器件在高速信號處理、集成電路、光通信及超級計算中的多種應用。