Superszybkie układy świetlne

Superszybkie układy świetlne

Profesor Christian A. Nijhuis z Uniwersytetu Narodowego w Singapurze (NUS) we współpracy z dr Bai Pingiem oraz dr Michelem Bosmanem z agencji A*STAR zaprojektował i wykonał obwody elektryczne, które mogą działać z częstotliwościami terahercowymi. To dziesiątki tysięcy razy szybciej w porównaniu do znanych obecnie procesorów.

Wynalazek wykorzystuje nowy proces fizyczny zwany plazmonicznym tunelowaniem kwantowym. Poprzez zmianę cząsteczek w miniaturowym urządzeniu elektronicznym, częstotliwości obwodów mogą być modyfikowane w zakresie setek teraherców. Nowe układy mogą być potencjalnie wykorzystane do skonstruowania bardzo szybkich komputerów i detektorów pojedynczych cząsteczek, otwierając tym samym nowe możliwości dla nanoelektroniki.

Jako nośnik informacji wykorzystywane jest światło, a jego transmisja ma miejsce przez światłowody. Elementy fotoniczne są stosunkowo duże, ale działają za to przy bardzo wysokich częstotliwościach. Obecne urządzenia elektroniczne działają w bardzo małym zakresie, przez co trudno jest zaprojektować je efektywnie, wykorzystując w pełni możliwości elementów fotonicznych zintegrowanych z nanoelektroniką.

Naukowcy od dawna wiedzą, że światło może wchodzić w interakcje z niektórymi metalami i może przekształcić się w postać plazmonów, których ultraszybkie drgania mogą być kontrolowane w skali nano. Tak zwane kwantowe tryby plazmonów zostały przewidziane dla odległości atomowych. Jednak obecne techniki wytwarzania nie pozwoliły zbadać tej teorii w praktyce.

W tym przełomowym odkryciu, zespół badawczy wykazał, że plazmoniczne tunelowanie kwantowe jest możliwe w skalach, które są użyteczne dla prawdziwych aplikacji. Badacze pomyślnie wyprodukowali cząsteczkowy element układu elektronicznego z pomocą dwóch rezonatorów plazmonicznych, będącymi strukturami, które mogą przechwytywać światło w postaci plazmonów poprzez warstwę grubości jednej cząsteczki. Przełączniki oparte o te urządzenie umożliwiają pracę obwodów z częstotliwościami terahercowymi.

W dalszych badaniach badacze skupią się nad integracją swoich urządzeń w rzeczywistych układach elektronicznych.

(rr)