ITMO създаде ултракомпактен оптичен ключ: той е 100 пъти по-малък от дължина на вълната

Изследователи от Института за нова физика и технологии на университета ITMO в Санкт Петербург и Университета за наука Поханг и

Южнокорейските технологии се развихаултракомпактен оптичен ключ. Базираното на екситон устройство може да се интегрира с традиционната микроелектроника и да се използва за увеличаване на скоростта на обработка на данни, включително в квантовите компютри.

Оптичният ключ се състои от двеатомно тънки слоеве от полупроводници, насложени един върху друг, поставени в нанорезонатор, направен от златни частици. Чрез облъчване на такъв транзистор с лазер, изследователите превключиха екситонните състояния в системата от 0 на 1 и обратно. Екситонът е квазичастица, която представлява електронно възбуждане в диелектрик, полупроводник или метал. 

Когато устройството е изложено на светлина отопределен фазов фронт, той превключва между излъчване на две различни дължини на вълната. Това се постига чрез контролиране на екситонните квазичастици. Те могат да бъдат разпределени различно в нанорезонатора (разположени в центъра му или по краищата) и съответно да излъчват различно.

Василий Кравцов, съавтор на изследването, водещ изследовател в Новия физико-технологичен институт на ITMO 

Изследователите са използвали двуизмерниполупроводникови хетероструктури в комбинация с плазмонен резонатор. Според разработчиците това направи възможно значително намаляване на размера на превключвателя. Той е 100 пъти по-малък от дължината на вълната на светлината, върху която работи.

Принципът на работа на превключвателя. Изображение: Yeonjeong Koo et al., ACS Nano 

Използване на оптоелектроника вместо класическатранзисторите се считат за обещаваща посока: този подход е по-малко енергоемък и ви позволява бързо да извършвате логически операции, без да губите данни. Но обикновено размерът на устройствата, превключвани от светлина, е сравним с нейната дължина на вълната, което предотвратява интегрирането им с други електронни устройства на чипа. 

Нови миниатюрни устройства ще помогнат за преодоляване на това ограничение. За да мащабират технологията, учените работят върху създаването на двуизмерни хетероструктури, по-големи от 100 микрона.

Прочетете още:

Физиците са намерили начин да преодолеят ограничението на размера на полупроводниците

Намерено съкровище, скрито по време на войната преди почти 1000 години

Тайната на дълголетието е разкрита: учените са измислили как да стартират необходимия механизъм в човешкото тяло