طريقة لاستخدام الضوء في التوصيل الالكتروني

إن تشغيل أجهزة الكمبيوتر على الحزم غير المرئية من الضوء بدلاً من الأجهزة الإلكترونية الدقيقة من شأنه أن يجعلها أسرع وأخف وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. توجد نسخة من هذه التقنية بالفعل في كابلات الألياف البصرية ، ولكنها أكبر من أن تكون عملية داخل الكمبيوتر.

وجد فريق فاندربيلت الإجابة في صيغة مألوفة لطلاب الفيزياء بالكلية - وهو حل بسيط وأنيق للغاية ، وكان من الصعب على المراجعين الاعتقاد. البروفيسور شارون وايس ، شهادة الدكتوراه نشر الطالب ، Shuren Hu ، والمتعاونون في مركز IBM T. J. Watson للأبحاث وجامعة التكنولوجيا في Troyes ، فرنسا ، الدليل في مجلة Science Advances اليوم ، وهي مجلة مفتوحة المصدر من AAAS.

قاموا بتطوير هيكل هذا هو جزء ربطة ، جزء قمع التي تركز الضوء بقوة وتقريبا إلى أجل غير مسمى ، كما تقاس من قبل المجهر الضوئي بالقرب من حقل المسح الضوئي. فقط 12 نانومتر تربط نقاط القوس. يبلغ قطر شعر الإنسان 100000 نانومتر.

وقال ويس ، وكورنيليوس فاندربيلت ، الرئيس المستقل ، وأستاذ الهندسة الكهربائية والفيزياء وعلوم وهندسة المواد: "ينتقل الضوء بشكل أسرع من الكهرباء ولا يحمل نفس مشاكل التدفئة مثل الأسلاك النحاسية التي تحمل حاليا المعلومات في أجهزة الكمبيوتر". "ما هو خاص حقا في بحثنا الجديد هو أن استخدام شكل القوس يرتكز على الضوء بحيث تصبح كمية صغيرة من ضوء الإدخال مضخمة بدرجة كبيرة في منطقة صغيرة. يمكننا استخدام ذلك لتلاعب منخفض في الطاقة للمعلومات على رقائق الكمبيوتر. ".

نشر الفريق عمله كنظرية منذ سنتين في ACS Photonics ، ثم اشترك مع فريق Silicon للفوتونات السليكون في شركة IBM لتصنيع جهاز يمكن أن يثبت ذلك.

بدأ البحث باستخدام معادلات ماكسويل التي تصف كيف ينتشر الضوء في الفضاء والوقت. باستخدام مبدأين من هذه المعادلات وتطبيق شروط الحدود التي تمثل المواد المستخدمة ، جمع ويس و هو مجموعة هواء نانوية محيطة بالسيليكون مع شريط سيليكون ذو مقياس نانوي محاط بالهواء لجعل شكل ربطة.

وقال هو جين تاو "لزيادة كثافة الطاقة الضوئية ، هناك طريقتان بوجه عام: التركيز على مساحة صغيرة صغيرة ومصيدة في هذا الفضاء لأطول فترة ممكنة". "إن التحدي لا يتمثل فقط في الضغط على فوتون بحجم الفيلة نسبيًا في مساحة بحجم الثلاجة ، بل أيضًا للحفاظ على الفيل طواعية في الثلاجة لفترة طويلة. لقد كان اعتقادًا سائدًا في الضوئيات أنه عليك التنازل بين الصدفة الوقت ومساحة الإحتباس: كلما ضغطت على الفوتونات كلما ازدادت حرصًا على الهروب. "

وقالت فايس إنها ستستمر في العمل على تحسين أجهزتها واستكشاف إمكانية تطبيقها في منصات الكمبيوتر المستقبلية.

اعداد وترجمة / فادي طارق 

المصدر