Forskere skaber intelligent interaktion mellem lys og materiale

Et samarbejde mellem McMaster og Harvard -forskere har skabt en ny platform, hvor lysstråler kommunikerer med hinanden gennem fast stof, etablere fundamentet for at udforske en ny computerform.

Deres arbejde er beskrevet i et papir, der blev offentliggjort i dag i Procedurer fra National Academy of Sciences .

Kalaichelvi Saravanamuttu, lektor i kemi og kemisk biologi hos McMaster, forklarer, at teknologien samler en form for hyrdrogel udviklet af Harvard -teamet med lysmanipulation og måleteknikker udført i hendes laboratorium, som har specialiseret sig i kemi af materialer, der reagerer på lys.

Det gennemsigtige materiale, der ligner hindbær Jell-O i udseende, inkorporerer lysreagerende molekyler, hvis struktur ændres i nærvær af lys, giver gelen særlige egenskaber både til at indeholde lysstråler og til at overføre information mellem dem.

Typisk, lysstråler udvides, når de rejser, men gelen er i stand til at indeholde filamenter af laserlys langs deres vej gennem materialet, som om lyset blev ledt gennem et rør.

Når flere laserstråler, hver cirka halvdelen af ​​et menneskehårs diameter, lyser gennem det samme materiale, forskerne har fastslået, at de påvirker hinandens intensitet, selv uden at deres optiske felter overhovedet overlapper hinanden - et faktum, der viser, at gelen er "intelligent".

Interaktionen mellem disse lysfilamenter kan stoppes, startede, administreret og læst, producere en forudsigelig, højhastighedsoutput:en form for information, der kunne udvikles til en kredsløbsfri computerform, Saravanamuttu forklarer.

"Selvom de er adskilte, bjælkerne ser stadig hinanden og ændrer sig som følge heraf, "siger hun." Vi kan forestille os, På lang sigt, designe computeroperationer ved hjælp af denne intelligente lydhørhed. "

Selvom det bredere koncept om computing med lys er et særskilt og udviklende felt for sig selv, denne nye teknologi introducerer en lovende platform, siger Derek Morim, en kandidatstuderende i Saravanamuttus laboratorium, der er co-førsteforfatter på papiret.

"Ikke alene kan vi designe fotoresponsive materialer, der reversibelt skifter deres optiske, kemiske og fysiske egenskaber i nærvær af lys, men vi kan bruge disse ændringer til at skabe lyskanaler, eller selvfangede bjælker, der kan guide og manipulere lys, "siger han." Yderligere undersøgelser kan tillade os at designe endnu mere komplekse materialer til at manipulere både lys og materiale på bestemte måder. "

Amos Meeks, en kandidatstuderende ved Harvards John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, sagde, at teknologien hjælper med at fremme ideen om altoptisk computing, eller beregninger udelukkende udført med lysstråler.

"De fleste beregninger bruger lige nu hårde materialer som metaltråde, halvledere og fotodioder, at koble elektronik til lys, "sagde Meeks, som også er medforfatter til forskningen. "Ideen bag al optisk computing er at fjerne de stive komponenter og styre lyset med lys. Forestil dig, for eksempel, en helt blød, kredsløbsfri robot drevet af lys fra solen. "