Nanodiamentowy przełącznik optyczny

diament2

Z ostatnich badań prowadzonych przez naukowców z ICFO (Instytut Nauk Fotonicznych) dowiadujemy się, że pojedynczy diament w skali nanometrycznej może pracować jaki superszybki przełącznik optyczny w temperaturze pokojowej. 

Tranzystor jest urządzeniem półprzewodnikowym stosowanym do wzmacniania i przełączania sygnałów elektronicznych. Po wynalezieniu tranzystorów nastąpił ogromny przełom w świecie elektroniki, gdyż dzięki temu zastąpiono lampy elektronowe co pozwoliło na dalszą miniaturyzację urządzeń a tym samym przyspieszenie szybkości przetwarzania informacji. Obecnie w układach scalonych ich liczba przekracza miliard. Niemniej jednak w czasach technologii światłowodowej i działań zmierzających do skonstruowania komputera kwantowego, coraz większego znaczenia nabierają tranzystory optyczne, fotoniczny odpowiednik tranzystora elektronicznego. Korzystanie z fotonów zamiast elektronów przynosi korzyści w postaci lepszej dynamiki poruszania się cząstek, ale również słabszych oddziaływań z otoczeniem, co umożliwia wysoki stopień integracji i realizację operacji kwantowych.

Wcześniejsze badania wykazały że pojedyncze cząstki barwnika mogą pracować jako tranzystory optyczne jednakże ich wadą jest funkcjonowanie wyłącznie w niskich temperaturach. To ograniczenie pod względem temperatury środowiska pracy tranzystora wyklucza możliwość stosowania go do komputerów kwantowych. Co więcej, skłoniło to naukowców do poszukiwania nowych materiałów na tranzystor optyczny. Okazało się że do tego celu najlepiej nadaje się diament w rozmiarach nanometrów, pozwalający pracować w temperaturze pokojowej. Zauważono że nanodiament zawierający zanieczyszczenia w postaci azotu , zachowuje się jak sztuczny atom jednakże wykazuje większą stabilność. W toku dalszych badań naukowcy odkryli mechanizm fizyczny umożliwiający kontrolę nad nanodiamentowym tranzystorem. Poddając go działaniu zielonego lasera osiągnięto fazę ON a następnie w wyniku odpowiedniego oświetlenia bliskiego podczerwieni uzyskano skuteczny i szybki sposób przełączenia w fazę OFF. Dzięki tej koncepcji naukowcy odkryli sposób na ekstremalnie szybką zmianę stanów ON i OFF, pokazując wytrzymałość i stabilność struktury diamentu do szybkiego przetwarzania informacji. „Najbardziej interesującym w naszym wynalazku jest to, że łączy bardzo małe wymiary z błyskawicznym czasem reakcji i co najważniejsze pracuje w temperaturze pokojowej” – opisuje członek zespołu badawczego Romain Quidant. Opracowana technologia przyczyni się wkrótce do rozwoju układów scalonych oraz informatyki kwantowej.

Źródła:
[1] Diamond Paperweight by Steven Depolo, CC BY 2.0, flickr.com
[2] Michael Geiselmann, Renaud Marty, F. Javier García de Abajo, Romain Quidant. Fast optical modulation of the fluorescence from a single nitrogen–vacancy centre.Nature Physics, 2013; DOI: 10.1038/nphys2770
[3] http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys2770.html | 16.10.2013
[4] http://pl.wikipedia.org/wiki/Tranzystor | 16.10.2013

Dodaj pierwszy komentarz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *