Ezt egy kilenc tagú csapat állította Richard Haglund vezetésével, a Nashville-i Vanderbilt Egyetemről (Tennessee, USA). A cikk első szerzője doktortársa, Kannatassen Appavoo volt.

számítógépek

Ezermilliárdszor másodpercenként

Az új eszközök másodpercenként billió be- és kikapcsolást kezelnek. Több kapcsolóból áll, amelyek átmérője csak az emberi haj vastagságának körülbelül egyötöde. Ez 200 nanométernek felel meg (méter milliárdod része).

Sokkal kisebbek, mint a jelenlegi generációs optikai kapcsolók. Így leküzdik a fényrögzítő és -vezérlő eszközök terjeszkedésének fő technikai akadályát. Az ultragyors optikai kapcsolók további miniatürizálását igényli.

Metamaterial rövidítés

Az új, rendkívül gyors kapcsolóhoz vezető utat egy mesterséges anyag rövidítette meg, amelynek tulajdonságait a tudósok úgy módosították, hogy ne legyen természetes párhuzama. Tehát a metamaterial.

Ebben az esetben vanádium-dioxid nanorészecskékből áll. Ez egy kristályos szilárd anyag, amely gyorsan átlátszhat egy átlátszatlan fémfázisból egy átlátszó félvezető fázisba és vissza. A vanádium-dioxid nanorészecskéket üvegszubsztrátumra rakják le, és egyfajta arany nanorészecskék "nanohálózatával" vonják be.

Pattogó elektronok

Az arany nanopor ultragyors lézer rövid impulzusainak besugárzása nagyon gyors, "forró" elektronok szivárgását okozza a vanádium-dioxidba. Ezek kiváltják a vanádium-dioxid említett fázisváltozását, amely néhány billiómásodpercig tart.

"A múltban ezt az átmenetet váltottuk ki a vanádium-oxidban közvetlenül lézerekkel, ezért szerettük volna megtudni, hogy meg tudjuk-e csinálni ezt elektronokkal is. Nos, nem csak működik, de a "forró" elektronok beinjektálása az arany nanorészecskékből megfelelő átalakulást indít el, és csak a vanádium-dioxid lézerrel történő megvilágításához szükséges energia energiaigényének egyötöde-egytizede ". - mondta Richard Haglund.

A jövő optikai zenéje

A szakterület összes nagyvállalata keményen dolgozik az optika és az elektronika integrálásán. A hagyományos optikai chipek azonban ezerszer lassabban működnek, mint az új vanádium-dioxid-kapcsoló.

Richard Haglund emlékeztetett arra, hogy egy ilyen kapcsolónak a sebesség és a kis méretek mellett számos egyéb optoelektronikusan ideális jellemzője van.

Először is kompatibilisek a mai integrált áramköri technológiával. Hagyományos szilícium vagy szilícium-dioxid-alapú és újonnan kifejlesztett anyagok nagy dielektromos állandóval.

Másodszor, a fény látható és közeli infravörös tartományában egyaránt működnek. Ez optimális a távközlés különböző felhasználásaihoz.

És végül, harmadszor: tevékenységi egységenként nagyon kevés hőt termelnek, bitenként körülbelül 10 billió kalóriát. Ez azt jelenti, hogy az egyes kapcsolókat valóban sűrűn lehet egymáshoz tolni.

"A vanádium-dioxid csodálatos tulajdonságai több mint fél évszázada ismertek. Laboratóriumunkban az elmúlt tíz évben kutattuk a vanádium-dioxid nanorészecskéket. Ez az anyag azonban elméleti magyarázatokkal kiemelkedően sikeresen ellenállt. Az említett fém-félvezető átmenetek alapfizikáját csak az elmúlt évek intenzív számítógépes elemzései világították meg "- összegezte Richard Haglund.

Csapata a megállapításokat a Nano Letters magazinban tette közzé.