Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Cartoon coyotes fall inspirerer til udvikling af nye egenskaber af silicium

Kredit:University of Surrey

Essensen af ​​teknologien - hvor et objekt tager et øjeblik at reagere på den energi, der lægges på det - er en hæfteklammer af tegnefilm såsom Roadrunner, hvor tegn løber ud af klipper og tilbringer et øjeblik i luften, før de falder.

Forskere håber, at deres opdagelse, detaljeret i en undersøgelse udgivet af Natur fotonik , vil føre til udviklingen af ​​mere spændende teknologier såsom signalmodulatorer til terahertz (THz) stråler - som er en del af det elektromagnetiske spektrum mellem synligt/infrarødt lys og radio/mikrobølger.

Silicium bruges i vid udstrækning til at sende mikrobølgesignaler til mobilkommunikation, men den er meget dårlig til at sende synlige lyssignaler. Teamet opdagede, at de standard urenheder, der drysses i almindelige computerchips for at lave transistorer, kan kontrollere strømmen af ​​THz -fotoner langt mere effektivt end næsten alt andet. Dette har den dobbelte fordel ved potentielt at tillade en ny metode til chip-til-chip-kommunikation med silicium, i øjeblikket kun muligt med meget dyrere materialer, men skubber også mobilkommunikation til meget højere frekvens og tillader transmission af flere data.

Signalmodulationseffekten virker ved at bruge to eller flere fotoner, som hver især uhindret kunne gå direkte gennem siliconen, og først når de ankommer sammen, absorberes de. Den første foton fungerer som en switch - dens tilstedeværelse eller fravær bestemmer, hvad der vil ske med de andre. Fangsten er, at den anden foton skal være næsten samtidig med den første, hvilket betyder, at bjælkens intensitet skal være virkelig høj. Forskerne forsøgte at bruge THz -fotoner i stedet for de infrarøde fotoner, der blev brugt i alle tidligere forsøg, og fandt ud af, at de kunne skifte med tusinder af gange lavere intensitet end nogensinde før.

Professor Ben Murdin fra University of Surrey sagde:"Det er ligesom når Wile E. Coyote jagter Roadrunner og går ud af kanten af ​​en klippe - der er altid et øjeblik, før fysikken vågner og indser, at han har for meget potentiel energi, og han I løbet af denne 'coyote -tid' (som spillere kalder det) kan nogle gange noget andet træde i kraft som en raket eller en sten eller et spring. Det er præcis sådan, Heisenbergs Usikkerhedsprincip fungerer her - der er lidt 'coyote -tid' efter første fotonhits, hvor molekylet ikke ved, hvilken energi det skal have, men jo mere energi den forsøger at ignorere, jo mindre er coyote -tiden tilgængelig.

"Vi fandt ud af, at med terahertz let siliciums coyotetid er meget, meget længere, hvilket betyder, at denne form for fotonomskifter er langt mere effektiv end noget andet, vi kender til. Resultaterne viser, at silicium kan have et helt nyt liv, giver nye måder at styre information med lys i stedet for elektrisk strøm, hvilket betyder langt hurtigere computere og højere båndbreddekommunikation. "

Varme artikler