Новий пристрій керує світлом за допомогою матеріалу з фазовим переходом та нагрівача з графену. Тонкий
Традиційні кремнієві фотонні перемикачіналаштовуються за допомогою теплового ефекту. Під впливом тепла оптичні властивості перемикача матеріалу змінюються, тим самим змінюючи шлях світла. Як правило, для виділення тепла у таких пристроях через метал чи напівпровідник пропускають електричний струм. Така технологія потребує величезних витрат енергії, зазначають автори роботи.
Художнє зображення комутатора.Управління світлом здійснюється за допомогою матеріалу з фазовим переходом (синій сегмент), що нагрівається графеном. Зображення: Zhuoran (Roger) Fang, University of Washington
У своїй роботі вчені використали нелеткийматеріал із фазовим переходом. Такий матеріал трансформується при короткочасному нагріванні і залишається в цьому стані, поки не отримає ще один тепловий імпульс, після чого він повертається у вихідний стан. Це позбавляє необхідності підтримувати напругу для збереження потрібної форми.
Крім того, розробники використовувалинелегований кремній товщиною 220 нм для поширення світла та ввели шар графену між кремнієм та матеріалом з фазовим переходом для проведення електрики. Ця конструкція усуває втрати енергії, спрямовуючи все тепло, що виділяється графеном, зміну матеріалу з фазовим переходом.
Результати дослідження показали, що щільністьенергії перемикання цієї установки становить лише 8,7 адж/нм3. Це приблизно 70 разів менше, ніж потрібно поширеним пристроям, у яких нагрівання матеріалу використовується легований кремній.
У порівнянні з тим, що в даний часвикористовується в центрах обробки даних для керування фотонними ланцюгами, ця технологія значно скоротить потреби центрів обробки даних в енергії, зробивши їх більш стійкими та нешкідливими для довкілля.
Арка Маджумдар, дослідник з Університету Вашингтона та співавтор роботи
Центри обробки даних – невід'ємна частинасучасну реальність. Вони споживають величезну кількість енергії, передаючи дані між серверами всередині центру. Один із способів зниження витрат електрики: використання світла для передачі інформації за допомогою оптичних перемикачів з електричним керуванням, що контролюють потік світла.
Читати далі:
Спростовано головний міф про динозаврів: вчені зрозуміли, як рептилії захопили планету
350 млн років тому із Землею відбувалося щось дивне: це вплинуло на проживання
Знайдено величезну озонову дірку. Вона небезпечна для 50% населення Землі і видно цілий рік