Kaksiulotteisilla monipuolista nanofotoniikkaa

Nanofotoniikan tutkimus valon nanometrien mittakaavassa voisi tuoda teknologiamme nopeuden aivan eri tasolle.

Institute for Basic Sciencen (IBS) tutkijat ovat kehittäneet kolme keskeistä valolla toimivaa osakomponenttia. Niistä luodussa piirissä yhdistyy fotoniikan ja elektroniikan edut samalla alustalla.

Valon aallonpituus on suurempi kuin nykyelektroniikan nanomitoitukset. Tästä syystä valon hyödyntämiseen halutaan käyttää pintaplasmoneita. Niiden avulla optista informaatiota voidaan siirtää lähes valon nopeudella ja erittäin pienissä tilavuuksissa.

Käyttämällä pintaplasmoneja hopeananolangoissa ja 2D-puolijohteessa kuten molybdeenidisulfidissa (MoS2), IBS:n tutkijat rakensivat kolme keskeistä optisen viestinnän komponenttia: optisia transistoreita, multipleksereitä ja signaali-ilmaisimia.

Kehitetyt komponentit toimivat tutkijoiden kehittämän aivan uudenlaisen plasmoni-eksitoni-plasmoni muunnosprosessin ansiosta.

Optinen kenttävaikutus-tyyppinen eksitonitransistori koostuu hopeisesta nanolangasta ja MoS2-hiutaleesta. Rakenteeseen heijastettu valo muunnetaan pintaplasmoneiksi, sitten eksitoneiksi ja takaisin pintaplasmoneiksi ja lopulta emittoidaan valona, jolla on lyhyempi aallonpituus kuin alkuperäisellä tulolla.

Aallonpituuden multipleksauksen piirit toteutettiin muuten samalla tavalla, mutta siinä käytettiin kolmen eri 2D-puolijohteen ryhmää emittoimaan valoa eri aallonpituuksilla.

Tutkijoiden mukaan heidän tulokset kuvaavat kaksiulotteisien puolijohteiden mahdollisuuksia rakentaa muunneltavia laitearkkitehtuureja integroiduissa nanofotoniikan piireissä.

Aiheesta aiemmin:

Hiilinanoputki yhdistää valon ja aineen