Et skridt mod optiske transistorer? Undersøgelse viser en ny måde at kontrollere lys i halvleder nanokrystaller

(Phys.org) — Efterhånden som efterspørgslen efter computer- og kommunikationskapacitet stiger, den globale kommunikationsinfrastruktur kæmper for at holde trit, da lyssignalerne transmitteret gennem fiberoptiske linjer stadig skal behandles elektronisk, skabe en flaskehals i telekommunikationsnetværk.

Mens ideen om at udvikle en optisk transistor for at omgå dette problem er tillokkende for videnskabsmænd og ingeniører, det er også forblevet en undvigende vision, trods mange års eksperimenter med forskellige tilgange. Nu, McGill University forskere har taget en betydelig, tidligt skridt mod dette mål ved at vise en ny måde at styre lyset i halvledernanokrystallerne kendt som "kvanteprikker."

I resultater offentliggjort online for nylig i tidsskriftet Nano bogstaver , Ph.d.-kandidat Jonathan Saari, Prof. Patanjali (Pat) Kambhampati og kolleger i McGill's Department of Chemistry viser, at al-optisk modulering og grundlæggende boolesk logikfunktionalitet – nøgletrin i behandlingen og genereringen af ​​signaler – kan opnås ved at bruge laser-puls-input til at manipulere kvantemekanikken tilstand af en halvleder nanokrystal.

"Vores resultater viser, at disse nanokrystaller kan danne en helt ny platform for optisk logik, " siger Saari. "Vi er stadig på de begyndende stadier, men dette kunne markere et væsentligt skridt hen imod optiske transistorer."

Kvanteprikker bruges allerede i applikationer lige fra fotovoltaik, til lysemitterende dioder og lasere, til biologisk billeddannelse. Kambhampati-gruppens seneste resultater peger mod et vigtigt nyt område med potentiel påvirkning, baseret på disse nanokrystallers evne til at modulere lys i et optisk gating-skema.

"Disse resultater demonstrerer beviset for konceptet, " siger Kambhampati. "Nu arbejder vi på at udvide disse resultater til integrerede enheder, og at generere mere komplekse porte i håb om at lave en ægte optisk transistor."

Resultaterne bygger på et papir fra 2009 fra Kambhampatis forskningsgruppe i Fysiske anmeldelsesbreve . Dette arbejde afslørede tidligere uobserverede lysforstærkningsegenskaber unikke for kvanteprikker, som er nanometer-størrelse sfæroider med størrelsesafhængige optiske egenskaber, såsom absorption og fotoluminescens.