各种电子和光电设备中半导体的运行速度被限制在几千兆赫兹(每秒十亿次振荡)。这限制了计算操作速度的上限。现在，MPSD和孟买印度理工学院的研究人员已经解释了如何通过使用光波和缺陷固体材料来加快这些过程。

光波每秒执行数百万亿次振荡。因此，自然可以设想采用光振荡来驱动电子运动。与传统技术不同，光波不仅会引发电子运动，而且会在其自然时标(即阿秒级)(一阿秒为万分之一秒)上对其进行控制。这具有将设备和计算的运算速度提高几个数量级的潜力，并为petahertz电子学打开了一条道路。

当固体暴露于强烈的超短光下时，会发出高频闪光。此过程称为高次谐波产生(HHG)。入射光的电场振荡触发并控制固体中电子的运动，从而设定固体中的电流。感应电流有两个贡献：一个是由于电子从价带跃迁到导带，另一个是由于电子和空穴在各自能带中的运动。

在固体中HHG的过程的理论和实验研究中，通常假定固体没有缺陷。但是，这种基本假设在实践中是不正确的。在真实的固体中，由于缺陷的生长过程而不可避免。它们可以具有不同的形式，例如空位，间隙或杂质。目前，关于缺陷的存在如何改变HHG过程和相关的电子动力学知之甚少。请记住，缺陷工程一直是常规光电技术的基础，因此，至关重要的是要了解缺陷在Petahertz电子和自旋电子学中的作用。

在最近发表在npj计算材料上的理论著作中，来自印度孟买的印度理工学院(IIT)和德国汉堡的马克斯-普朗克结构与动力学研究所(MPSD)的研究人员组成的团队，已针对Petahertz电子和自旋电子学的努力解决了一条重要的信息缺失：在HHG期间，各种缺陷如何影响固体中电子的运动?为了解决这个问题，将具有硼或氮原子空位的六方氮化硼(h-BN)的二维单层暴露在强烈的闪光下。

除去氮或硼原子后，h-BN开始表现为电子的供体或受体。这导致了质量上不同的电子结构，并且感应的空位缺陷变得自旋极化。特别是，研究小组发现，两个自旋通道受到的影响不同，自旋相反的电子对高谐波发射的贡献也不同。而且，与原始固体相比，电子-电子相互作用在缺陷固体中完全不同地表现出来。

当前的工作还预料到当氮原子或硼原子被碳原子代替(掺杂缺陷)而不是从h-BN完全去除原子时的情况。当单个硼原子被单个碳原子取代时，电子动力学类似于将氮原子从h-BN中完全除去的动力学。相反，当氮原子被碳原子取代时，会出现相反的情况：在此，动力学类似于硼原子从系统中完全脱离的动力学。

这项工作是使用固体缺陷工程实现对光波驱动的PB旋转自旋电子器件更好地控制的重要一步。