Den nya enheten styr ljuset med hjälp av ett fasförändringsmaterial och en grafenvärmare. Tunn
Traditionella fotoniska omkopplare av kiseljusteras med hjälp av den termiska effekten. När det utsätts för värme ändras de optiska egenskaperna hos brytarmaterialet, vilket ändrar ljusvägen. Som regel, för att generera värme i sådana enheter, leds en elektrisk ström genom en metall eller halvledare. Denna teknik kräver en enorm mängd energi, konstaterar författarna.
Konstnärlig skildring av strömbrytaren.Ljuset styrs av ett fasförändringsmaterial (blått segment) som värms upp av grafen. Bild: Zhuoran (Roger) Fang, University of Washington
I sitt arbete använde forskare icke-flyktigafasförändringsmaterial. Ett sådant material omvandlas vid kortvarig uppvärmning och förblir i detta tillstånd tills det får en annan termisk impuls, varefter det återgår till sitt ursprungliga tillstånd. Detta eliminerar behovet av att upprätthålla spänningen för att bibehålla den önskade formen.
Dessutom använde utvecklarnaodopat kisel med en tjocklek på 220nm för ljusutbredning och introducerade ett lager av grafen mellan kisel och fasförändringsmaterialet för att leda elektricitet. Denna design eliminerar energislöseri genom att kanalisera all värme som genereras av grafen till att ändra materialet med en fasförändring.
Resultaten av studien visade att densitetenOmkopplingsenergin för denna installation är endast 8,7 AJ/Nm3. Detta är cirka 70 gånger mindre än vad som krävs av vanliga enheter som använder dopat kisel för att värma materialet.
Jämfört med vad som är just nuanvänds i datacenter för att styra fotoniska kretsar, kommer denna teknik att avsevärt minska datacenters energibehov, vilket gör dem mer hållbara och miljövänliga.
Arka Majumdar, University of Washington forskare och medförfattare
Datacenter är en integrerad delmodern verklighet. De förbrukar enorma mängder energi medan de överför data mellan servrar inom centret. Ett sätt att minska elkostnaderna är att använda ljus för att överföra information med hjälp av elektriskt manövrerade optiska strömbrytare som styr ljusflödet.
Läs mer:
Huvudmyten om dinosaurier har vederlagts: forskare har förstått hur reptiler tog över planeten
För 350 miljoner år sedan hände något konstigt med jorden: det påverkade beboeligheten
Hittade ett stort ozonhål. Det är farligt för 50 % av världens befolkning och är synligt året runt.