Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Bowtie-trakt combo best for å utføre lys; team funnet svar i enkel likning

Anonim

Kjører datamaskiner på nesten usynlige lysstråler i stedet for mikroelektronikk, gjør dem raskere, lettere og mer energieffektive. En versjon av teknologien eksisterer allerede i fiberoptiske kabler, men de er mye for store til å være praktiske i en datamaskin.

annonse


Et Vanderbilt-team fant svaret i en formel kjent for studenter fra universitetsfysikk - en løsning som var så enkel og elegant, det var vanskelig for anmeldere å tro. Professor Sharon Weiss, hennes Ph.D. student, Shuren Hu, og samarbeidspartnere ved IBM TJ Watson Research Center og University of Technology i Troyes, Frankrike, publiserte beviset i dagens Science Advances, en peer-reviewed, åpen tilgang journal fra AAAS.

De utviklet en struktur som er en del bowtie, deltre som konsentrerer lys kraftig og nesten ubestemt, målt ved et skanning nær feltoptisk mikroskop. Bare 12 nanometer forbinder baugens punkter. Diameteren på et menneskehår er 100.000 nanometer.

"Lyset reiser raskere enn strøm og har ikke samme oppvarmingsproblemer som kobberleddene som bærer informasjonen på datamaskiner, " sa Weiss, Cornelius Vanderbilt Endowed Chair og professor innen elektroteknikk, fysikk og materialteknologi. "Det som er spesielt spesielt med vår nye forskning er at bruken av bowtieformen konsentrerer lyset slik at en liten mengde inngangslampe blir sterkt forsterket i en liten region. Vi kan potensielt bruke det til lavmakt manipulering av informasjon om dataprosesser ."

Teamet publiserte sitt arbeid som teori for to år siden i ACS Photonics, og deretter samarbeidet med Will Greens silikon fotonik team hos IBM for å lage en enhet som kunne bevise det.

Forskningen begynte med Maxwells ligninger, som beskriver hvordan lyset forplanter seg i rom og tid. Ved å bruke to prinsipper fra disse ligningene og anvende grensevilkårene som tar hensyn til materialer som brukes, kombinerer Weiss og Hu et nanoskalaluftspalte omgitt av silisium med en nanoskala silisiumstang omgitt av luft for å gjøre bueformen.

"For å øke optisk energi tetthet, er det generelt to måter: fokus lyset ned til et lite lite plass og fange lys i det rommet så lenge som mulig, " Hu sa. Utfordringen er ikke bare å presse en forholdsvis elefantstørrelsefoton inn i kjøleskapstørrelsen, men også for å holde elefanten frivillig i kjøleskapet lenge. Det har vært en rådende tro på fotonikk at du må gå på kompromiss mellom fangst Tid og fangstplass: Jo vanskeligere du klemmer fotoner, jo mer ivrige de skal unnslippe. "

Weiss sa at hun og Hu vil fortsette å jobbe for å forbedre enheten og utforske mulighetene i fremtidige dataplattformer.

Dette arbeidet ble finansiert av National Science Foundation GOALI grant ECCS1407777.

Video: //youtu.be/84_KYSnRjIg

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Vanderbilt University . Original skrevet av Heidi Hall. Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.