El equipo internacional de investigadores de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov y la Universidad Nacional de Australia en Canberra creó un interruptor ultrarrápido totalmente óptico en nanoestructuras de silicio. Este dispositivo puede convertirse en una plataforma para computadoras futuras y permitir la transferencia de datos a una velocidad ultra alta.con la descripción del dispositivo fue publicado en Nano letras diario y resaltado en Materiales de la naturaleza .
Este trabajo pertenece al campo de la fotónica, una disciplina óptica que apareció en la década de 1960, simultáneamente con la invención de los láseres. La fotónica tiene los mismos objetivos que la electrónica, pero utiliza fotones, los cuantos de luz.en lugar de electrones. La mayor ventaja de usar fotones es la ausencia de interacciones entre ellos. Como consecuencia, los fotones abordan el problema de transmisión de datos mejor que los electrones. Esta propiedad se puede utilizar principalmente en la computación donde IPS instrucciones por segundo es elatributo principal a maximizar: la escala típica de los transistores electrónicos - la base de los dispositivos electrónicos contemporáneos - es inferior a 100 nanómetros, donde la escala típica de los transistores fotónicos se mantiene en la escala de varios micrómetros. Nanoestructuras que pueden competir conLas estructuras electrónicas, por ejemplo, las nanopartículas plasmónicas, se caracterizan por una baja eficiencia y pérdidas significativas, por lo que crear un interruptor fotónico compacto fue muy difícil.tarea de acarreo.
Hace tres años, varios grupos de investigadores descubrieron simultáneamente un efecto importante: descubrieron que las nanopartículas de silicio exhiben fuertes resonancias en el espectro visible, las llamadas resonancias dipolares magnéticas. Este tipo de resonancia se caracteriza por una fuerte localización de la luzondas en escalas de longitud de onda inferior, dentro de las nanopartículas. Este efecto resultó ser interesante para las investigaciones, pero, según Maxim Shcherbakov, el primer autor del artículo publicado en Nano letras nadie pensó que este descubrimiento podría crear una base para el desarrollo de un interruptor fotónico compacto y muy rápido.
Las nanopartículas fueron fabricadas en la Universidad Nacional de Australia por litografía de haz electrónico seguida de grabado en fase de plasma. Fue realizada por Alexander Shorokhov, quien realizó una pasantía en la Universidad como parte de la beca presidencial para estudiar en el extranjero. Las muestras fueron traídasa Moscú, y todo el trabajo experimental se llevó a cabo en la Facultad de Física de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, en el Laboratorio de Nanofotónica y Metamateriales.
"En nuestra investigación experimental, yo y mi colega Polina Vabishchevich de la Facultad utilizamos un conjunto de métodos ópticos no lineales que abordan la materia luminosa de femtosegundos", explica Maxim Shcherbakov. - Utilizamos nuestro complejo láser de femtosegundo adquirido como parte de la MSUprograma de Desarrollo."
Eventualmente, las investigaciones desarrollaron un "dispositivo": un disco de 250 nm de diámetro que es capaz de conmutar pulsos ópticos a velocidades de femtosegundo femtosegundo es una millonésima de una milmillonésima de segundo. Cambiar velocidades que rápidamente permitirán crear datosdispositivos de transmisión y procesamiento que funcionarán a decenas y cientos de terabits por segundo. Esto puede permitir la descarga de miles de películas HD en menos de un segundo.
El funcionamiento del interruptor totalmente óptico creado por investigadores de MSU se basa en la interacción entre dos pulsos de femtosegundos. La interacción se hace posible debido a la resonancia magnética de las nanoestructuras de silicio. Si los pulsos llegan a la nanoestructura simultáneamente, uno de ellosinteractúa con el otro y lo amortigua debido al efecto de la absorción de dos fotones. Si hay un retraso de 100 fs entre los dos pulsos, la interacción no se produce y el segundo pulso atraviesa la nanoestructura sin cambiar.
"Pudimos desarrollar una estructura con los efectos indeseables de portador libre se suprimen, - dice Maxim Shcherbakov. - Los portadores libres electrones y agujeros de electrones imponen serias restricciones a la velocidad de conversión de señal en la fotónica integrada tradicionalNuestro trabajo representa un paso importante hacia dispositivos fotónicos activos novedosos y eficientes: transistores, unidades lógicas y otros. Las características de la tecnología implementada en nuestro trabajo permitirán su uso en la fotónica de silicio. En el futuro cercano, vamos a probartales nanopartículas en circuitos integrados "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Moscú Lomonosov . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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