Sähkö ja valo samaan johteeseen

11.09.2014

rochester-sahko-ja-valo-samaan-johteeseen-250-t.jpgUusi yhdistelmä materiaaleja voi tehokkaasti ohjata sähköä ja valoa samaa ohutta lankaa pitkin. Havainto voisi olla askel kohti mikropiirejä, jotka pystyvät siirtämään digitaalista tietoa valon nopeudella.

University of Rochesterin ja Sveitsin liittovaltion Institute of Technology Zürichin tutkijat ovat kehittäneet piirimallin, joka koostuu hopeisesta nanolangasta ja yksikerroksisesta hiutaleesta molybendum disulfidia (MoS2).

Kun laserilla viritetään sähkömagneettisia plasmoneja langan pinnalle, huomattiin, että langan päässä oleva MoS2-hiutale generoi vahvan valoemission. Kun virittyneet elektronit sitten purkautuvat, ne kerääntyvät takaisin lankaan ja muuntuvat uudelleen takaisin päin kulkeviksi plasmoneiksi, joka emittoivat valoa samalla aallonpituudella.

Tutkijoiden mukaan kyseessä on ilmeinen nanomittakaavan valon ja aineen vuorovaikutus plasmonien ja atomisen ohuen materiaalin välillä. Tyypillisesti plasmonit vaimenevat nopeasti ja tutkijoita yllättikin se, että prosessissa oli tarpeeksi energiaa vielä käännöksen jälkeen.

Fotoniset laitteet ovat paljon nopeampia kuin sähköiset, mutta tähän mennessä valoa keskittäviä rakenteita ei ole voitu miniatyrisoida niin pieniksi kuin elektronisia piirejä.

Uudet löydöt ovat lupaavia valon ohjaamiseksi ja signaalin intensiteetin ylläpitämiseksi hyvin pienissä mitoissa. Täten niitä voitaneen hyödyntää nanofotoniikan integroiduissa piireissä.

Massatavara MoS2:ssa elektronit ja fotonit vuorovaikuttavat kuin ne olisivat perinteisiä puolijohteita mutta kun MoS2 ohenee, sen energiarako muuntuu epäsuorasta suoraksi, joten elektronit voivat siirtyä helpommin energiavöiden välillä fotoneja vapauttamalla.

Esimerkiksi grafeeni on tehoton valoemissiossa koska sillä ei ole energiarakoa.

Tutkijoiden mukaan seuraava askel on osoittaa toiminta alkeistason piirissä valodiodin toimintana.
04.03.2021Vetyä ja ammoniakkia
03.03.2021Kierteinen valo vapauttaa tiedonsiirtoa
02.03.2021Kvanttiprosessori puolijohdetekniikalla
01.03.2021Analogialaskentaa verkon reunalle
26.02.2021Kaksi kubittia ja kvanttifysiikka uusiksi
25.02.2021Nanolangasta suprajohtava transistori
24.02.2021Suunnitelma vikasietoisille kubiteille
23.02.2021Kaksiulotteiset uusiin ulottuvuuksiin
22.02.2021Nopea vaihto puolijohde- ja metallitilojen välillä
19.02.2021Magneettien manipulointia atomien tasolla

Siirry arkistoon »