Η νέα συσκευή ελέγχει το φως χρησιμοποιώντας ένα υλικό αλλαγής φάσης και έναν θερμαντήρα γραφενίου. Λεπτός
Παραδοσιακοί φωτονικοί διακόπτες πυριτίουρυθμίζονται χρησιμοποιώντας το θερμικό εφέ. Όταν εκτίθεται σε θερμότητα, οι οπτικές ιδιότητες του υλικού του διακόπτη αλλάζουν, αλλάζοντας έτσι τη διαδρομή του φωτός. Κατά κανόνα, για να δημιουργηθεί θερμότητα σε τέτοιες συσκευές, διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός μετάλλου ή ενός ημιαγωγού. Αυτή η τεχνολογία απαιτεί τεράστια ποσότητα ενέργειας, σημειώνουν οι συγγραφείς.
Καλλιτεχνική απεικόνιση του διακόπτη.Το φως ελέγχεται από ένα υλικό αλλαγής φάσης (μπλε τμήμα) που θερμαίνεται από γραφένιο. Εικόνα: Zhuoran (Roger) Fang, Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον
Στην εργασία τους, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μη πτητικάυλικό αλλαγής φάσης. Ένα τέτοιο υλικό μετασχηματίζεται κατά τη βραχυπρόθεσμη θέρμανση και παραμένει σε αυτή την κατάσταση μέχρι να λάβει μια άλλη θερμική ώθηση, μετά την οποία επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη διατήρησης της τάσης για τη διατήρηση του επιθυμητού σχήματος.
Επιπλέον, οι προγραμματιστές χρησιμοποίησανμη επενδεδυμένο πυρίτιο με πάχος 220 nm για διάδοση του φωτός και εισήγαγε ένα στρώμα γραφενίου μεταξύ του πυριτίου και του υλικού αλλαγής φάσης για την αγωγή του ηλεκτρισμού. Αυτός ο σχεδιασμός εξαλείφει τη σπατάλη ενέργειας διοχετεύοντας όλη τη θερμότητα που παράγεται από το γραφένιο στην αλλαγή του υλικού με αλλαγή φάσης.
Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η πυκνότηταΗ ενέργεια μεταγωγής αυτής της ρύθμισης είναι μόνο 8,7 AJ/Nm3. Αυτό είναι περίπου 70 φορές λιγότερο από αυτό που απαιτείται από τις κοινές συσκευές που χρησιμοποιούν εμποτισμένο πυρίτιο για τη θέρμανση του υλικού.
Σε σύγκριση με αυτό που είναι σήμεραΧρησιμοποιείται σε κέντρα δεδομένων για τον έλεγχο των φωτονικών κυκλωμάτων, αυτή η τεχνολογία θα μειώσει σημαντικά τις ενεργειακές ανάγκες των κέντρων δεδομένων, καθιστώντας τα πιο βιώσιμα και φιλικά προς το περιβάλλον.
Arka Majumdar, ερευνητής και συν-συγγραφέας του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον
Τα κέντρα δεδομένων αποτελούν αναπόσπαστο μέροςσύγχρονη πραγματικότητα. Καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας κατά τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ διακομιστών εντός του κέντρου. Ένας τρόπος για να μειωθεί το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας είναι η χρήση του φωτός για τη μετάδοση πληροφοριών με τη χρήση ηλεκτρικών οπτικών διακοπτών που ελέγχουν τη ροή του φωτός.
Διαβάστε περισσότερα:
Ο κύριος μύθος για τους δεινόσαυρους διαψεύστηκε: οι επιστήμονες κατάλαβαν πώς τα ερπετά κυρίευσαν τον πλανήτη
Πριν από 350 εκατομμύρια χρόνια, κάτι περίεργο συνέβη στη Γη: επηρέασε την κατοικησιμότητα
Βρήκε μια τεράστια τρύπα του όζοντος. Είναι επικίνδυνο για το 50% του παγκόσμιου πληθυσμού και είναι ορατό όλο το χρόνο.