Nowe urządzenie kontroluje światło za pomocą materiału zmiennofazowego i grzejnika grafenowego. Cienki
Tradycyjne krzemowe przełączniki fotonicznesą regulowane za pomocą efektu termicznego. Pod wpływem ciepła właściwości optyczne materiału przełącznika zmieniają się, zmieniając w ten sposób drogę światła. Z reguły w celu wytworzenia ciepła w takich urządzeniach prąd elektryczny przepływa przez metal lub półprzewodnik. Ta technologia wymaga ogromnej ilości energii, zauważają autorzy.
Artystyczne przedstawienie przełącznika.Światło jest kontrolowane przez materiał zmiennofazowy (segment niebieski) ogrzewany grafenem. Zdjęcie: Zhuoran (Roger) Fang, University of Washington
W swojej pracy naukowcy wykorzystali nielotnemateriał przemiany fazowej. Taki materiał ulega przemianie przy krótkotrwałym nagrzaniu i pozostaje w tym stanie do czasu otrzymania kolejnego impulsu cieplnego, po czym wraca do stanu pierwotnego. Eliminuje to konieczność utrzymywania napięcia w celu utrzymania pożądanego kształtu.
Ponadto twórcy wykorzystaliniedomieszkowany krzem o grubości 220nm dla propagacji światła oraz wprowadzono warstwę grafenu pomiędzy krzem a materiał przemiany fazowej w celu przewodzenia elektryczności. Ta konstrukcja eliminuje marnotrawstwo energii poprzez kierowanie całego ciepła generowanego przez grafen na zmianę materiału ze zmianą fazy.
Wyniki badań wykazały, że gęstośćEnergia przełączania w tej konfiguracji wynosi tylko 8,7 AJ/Nm3. To około 70 razy mniej niż w przypadku zwykłych urządzeń wykorzystujących domieszkowany krzem do podgrzewania materiału.
W porównaniu z tym, co jest obecnieWykorzystywana w centrach danych do sterowania obwodami fotonicznymi technologia ta znacznie zmniejszy zapotrzebowanie energetyczne centrów danych, czyniąc je bardziej zrównoważonymi i przyjaznymi dla środowiska.
Arka Majumdar, badaczka i współautorka z University of Washington
Centra danych są integralną częściąwspółczesna rzeczywistość. Zużywają ogromne ilości energii podczas przesyłania danych między serwerami w centrum. Jednym ze sposobów obniżenia kosztów energii elektrycznej jest wykorzystanie światła do przesyłania informacji za pomocą elektrycznie sterowanych przełączników optycznych, które kontrolują przepływ światła.
Czytaj więcej:
Główny mit o dinozaurach został obalony: naukowcy zrozumieli, jak gady zawładnęły planetą
350 milionów lat temu coś dziwnego wydarzyło się na Ziemi: wpłynęło to na możliwość zamieszkania
Znalazłem ogromną dziurę ozonową. Jest niebezpieczna dla 50% światowej populacji i jest widoczna przez cały rok.