อุปกรณ์ใหม่ควบคุมแสงโดยใช้วัสดุเปลี่ยนเฟสและเครื่องทำความร้อนแบบกราฟีน บาง
สวิตช์โฟโตนิกซิลิกอนแบบดั้งเดิมจะถูกปรับโดยใช้เอฟเฟกต์ความร้อน เมื่อสัมผัสกับความร้อน คุณสมบัติทางแสงของวัสดุสวิตช์จะเปลี่ยนไป ซึ่งจะทำให้เส้นทางแสงเปลี่ยนไป ตามกฎแล้วเพื่อสร้างความร้อนในอุปกรณ์ดังกล่าวกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านโลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์ เทคโนโลยีนี้ต้องการพลังงานจำนวนมาก ผู้เขียนทราบ
ภาพศิลปะของสวิตช์แสงถูกควบคุมโดยวัสดุเปลี่ยนเฟส (ส่วนสีน้ำเงิน) ที่ให้ความร้อนด้วยกราฟีน ภาพ: Zhuoran (Roger) Fang, University of Washington
ในงานของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ใช้ non-volatileวัสดุเปลี่ยนเฟส วัสดุดังกล่าวจะเปลี่ยนรูปเมื่อได้รับความร้อนในระยะสั้นและยังคงอยู่ในสถานะนี้จนกว่าจะได้รับแรงกระตุ้นจากความร้อนอีกครั้ง หลังจากนั้นจะกลับสู่สถานะเดิม ช่วยลดความจำเป็นในการรักษาความตึงเพื่อรักษารูปร่างที่ต้องการ
นอกจากนี้นักพัฒนายังใช้ซิลิกอนที่ไม่มีการเจือปนที่มีความหนา 220 นาโนเมตรสำหรับการแพร่กระจายของแสงและแนะนำชั้นของกราฟีนระหว่างซิลิกอนและวัสดุเปลี่ยนเฟสเพื่อนำไฟฟ้า การออกแบบนี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานโดยควบคุมความร้อนทั้งหมดที่เกิดจากกราฟีนเพื่อเปลี่ยนวัสดุด้วยการเปลี่ยนเฟส
ผลการศึกษาพบว่าความหนาแน่นพลังงานสวิตชิ่งของการตั้งค่านี้อยู่ที่ 8.7 AJ/Nm3 เท่านั้น ซึ่งน้อยกว่าอุปกรณ์ทั่วไปที่ใช้ซิลิกอนเจือปนประมาณ 70 เท่าเพื่อให้ความร้อนกับวัสดุ
เทียบกับปัจจุบันที่ใช้ในศูนย์ข้อมูลเพื่อควบคุมวงจรโฟโตนิก เทคโนโลยีนี้จะช่วยลดความต้องการพลังงานของศูนย์ข้อมูลได้อย่างมาก ทำให้มีความยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
Arka Majumdar นักวิจัยและผู้เขียนร่วมของ University of Washington
ศูนย์ข้อมูลเป็นส่วนสำคัญความเป็นจริงสมัยใหม่ พวกเขาใช้พลังงานจำนวนมากในขณะที่ถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเซิร์ฟเวอร์ภายในศูนย์ วิธีหนึ่งในการลดต้นทุนค่าไฟฟ้าคือการใช้แสงในการส่งข้อมูลโดยใช้สวิตช์ออปติคัลที่ทำงานด้วยไฟฟ้าซึ่งควบคุมการไหลของแสง
อ่านเพิ่มเติม:
ตำนานหลักเกี่ยวกับไดโนเสาร์ได้รับการหักล้าง: นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าสัตว์เลื้อยคลานยึดครองโลกอย่างไร
350 ล้านปีก่อน มีสิ่งแปลกประหลาดเกิดขึ้นกับโลก: ส่งผลกระทบต่อการอยู่อาศัย
พบหลุมโอโซนขนาดใหญ่ เป็นอันตรายต่อ 50% ของประชากรโลกและมองเห็นได้ตลอดทั้งปี