Nyt fysisk fænomen på nanotråde set for første gang

Meget små ledninger lavet af halvledende materialer - mere end tusind gange tyndere end et menneskehår - lover at blive en væsentlig komponent for halvlederindustrien. Takket være disse små nanostrukturer, forskere forestiller sig ikke kun en mere kraftfuld ny generation af transistorer, men også at integrere optiske kommunikationssystemer i det selvsamme stykke silicium. Dette ville muliggøre dataoverførsel mellem chips med lysets hastighed.

Men for at optisk kommunikation skal ske, det er vigtigt at konvertere den elektriske information, der bruges i mikroprocessoren, til lys, ved hjælp af lysemittere. I den anden ende af det optiske link, man skal omsætte informationen i lysstrømmen til elektriske signaler ved at bruge lysdetektorer. Nuværende teknologier bruger forskellige materialer til at realisere disse to forskellige funktioner - silicium eller germanium til lysdetektion og materialer, der kombinerer elementer fra III-V-søjlerne i det periodiske system for lysudsendelse. Imidlertid, dette vil måske snart ændre sig takket være en ny opdagelse.

I et papir, der optræder i dag i tidsskriftet Naturkommunikation , forskere ved IBM Research - Zürich og det norske universitet for videnskab og teknologi har for første gang demonstreret, at begge, effektive lysudsendelses- og detektionsfunktioner kan opnås i det samme nanotrådsmateriale ved at påføre mekanisk belastning.

Ved at bruge dette nye fysiske fænomen, videnskabsmænd kan muligvis integrere lysgiveren og detektorfunktionerne i det samme materiale. Dette ville drastisk reducere kompleksiteten af ​​fremtidige nanofotoniske siliciumchips.

IBM -videnskabsmanden Giorgio Signorello forklarer, "Når du trækker nanotråden langs dens længde, nanotråden er i en tilstand, som vi kalder "direkte bandgap", og den kan udsende lys meget effektivt; når du i stedet komprimerer trådens længde, dets elektroniske egenskaber ændres, og materialet holder op med at udsende lys. Vi kalder denne tilstand "pseudodirekte":III-V-materialet opfører sig på samme måde som silicium eller germanium og bliver en god lysdetektor. "

IBM Fellow Heike Riel kommenterer, "Dette er unikke og overraskende egenskaber, og de kommer alle af det faktum, at atomerne er placeret på meget specielle positioner i nanotråden. Vi kalder denne krystalstruktur "Wurtzite". Denne struktur er kun mulig, fordi nanotrådens dimensioner er så små. Du ikke kan opnå de samme egenskaber ved dimensioner, der er synlige for øjet. Dette er et godt eksempel på nanoteknologiens kraft. "

Disse bemærkelsesværdige egenskaber kan finde interessante applikationer også uden for området optisk kommunikation.