Løbeelektronik ved hjælp af lys

(PhysOrg.com) -- "Hvis du åbner næsten enhver elektronisk gadget, du vil se forskellige elementer, der fungerer ved hjælp af elektriske kredsløb, " fortæller Nader Engheta PhysOrg.com . "Mange af dem har forskellige funktionaliteter, såsom induktorer, kondensatorer, modstande, transistorer, og så videre. Disse velkendte elementer har eksisteret i årtier. Men hvad nu hvis du kunne bringe disse begreber til nanoskalaen, og hvad hvis de kunne arbejde med lys i stedet for elektricitet?"

Engheta, en videnskabsmand ved University of Pennsylvania, sammen med Andrea Alů, mener, at det er muligt at skabe et kredsløbskort i nanoskala, der har potentialet til at være nyttigt i kommunikation. Engheta og Alů beskriver deres koncept for et optisk nanoskala kredsløb i Fysiske anmeldelsesbreve :"All-Optical Metamaterial Circuit Board på Nanoscale."

"Hvis du går til nanoskalaen, Engheta forklarer, "du ville være nødt til at forestille dig nanopartikler, der effektivt fungerer som de elementer, der ses i nuværende enheder. Det ville være nødvendigt at skabe nanopartikler af en bestemt form, og lavet af specifikke materialer, som ville give dem mulighed for at fungere som kondensatorer, modstande, og andre velkendte elementer."

Der er tre hovedfordele ved at bruge optiske nanopartikelkredsløbskort, siger Engheta. Først og fremmest, at være i stand til yderligere at miniaturisere forskellige kommunikationsenheder ville sikre, at teknologien fortsætter med at udvikle sig. "Vi bevæger os i retning af at få mere og mere information komprimeret til et mindre volumen." Den anden fordel er, at brug af optiske frekvenser ville give mere båndbredde. Endelig, der er en meget reel mulighed for, at kredsløbskort i nanoskala, ordentligt bygget, ville bruge mindre energi. "Vi er nødt til at se mere på denne mulighed, men det er ret sandsynligt, at optiske nanopartikel-kredsløbskort ville have lav energi i naturen, ” insisterer Engheta.

Indtil nu, Engheta og Alů har kun brugt computersimuleringer til at teste deres ideer relateret til nanoskala printkort. Engheta-gruppen er, imidlertid, arbejder hen imod en eksperimentel realisering af deres teorier med et proof of concept for klumpede kredsløbselementer. "Det, vi er kommet frem til, er kompatibelt med de nanofabrikationsteknikker, der allerede er i brug i dag, siger Engheta. "Vi er midt i at forsøge at konstruere nogle nanotråde, der skal tjene som vores proof of concept for klumpede optiske kredsløbselementer, og forhåbentlig vil vi se nogle resultater inden for de næste seks måneder eller deromkring."

En af de største udfordringer ved at realisere denne type nanoskala-kredsløb er, at det er svært at danne de nødvendige strukturer i så lille en størrelse. "Desuden ” Engheta indrømmer, "Vi bliver nødt til at sætte disse strukturer ved siden af ​​hinanden i specifikke mønstre. Dette kan lade sig gøre, ved hjælp af nuværende nanofabrikationsteknikker, men ikke let." Fremstillingsprocessen ville omfatte at skabe strukturer ud af metamaterialer og en proces, der efterligner det elektroniske kredsløb, vi er mere fortrolige med. "En af vores ideer er at skære en rille i materialet, en, der kunne indeholde det lys, der bruges i printkortet, at forbinde nanopartikler sammen. Det ville ligne den måde, hvorpå ledninger forbinder forskellige elementer i elektroniske enheder."

Når et proof of concept er realiseret for dette printkort, Engheta håber at tage optisk nanokommunikation til et andet niveau. "Vi udvider vores koncept til andre elementer, der er ikke-lineære, " han siger. "Dette kunne give os mulighed for at udvikle switches, åbner døren til beregning."

Mere information: Andrea Alů og Nader Engheta, "Alt optisk metamateriale kredsløbskort på nanoskalaen, ” Fysiske anmeldelsesbreve (2009). Tilgængelig online:link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.103.143902

Copyright 2009 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.