Kunne computere nå lyshastigheden?

Lysbølger fanget på et metals overflade bevæger sig næsten lige så hurtigt som lys gennem luften, og ny forskning ved Pacific Northwest National Laboratory viser disse bølger, kaldet overfladeplasmoner, rejse langt nok til muligvis at være nyttig til ultrahurtige elektroniske kredsløbsforbindelser. PNNL-holdet fangede, på video, overfladeplasmoner, der bevæger sig mindst 250 mikrometer hen over overfladen.

Fordi kredsløbsforbindelser baseret på overfladeplasmoner kunne være meget hurtigere end nuværende sammenkoblinger, denne grundforskning kan føre til hurtigere computerkredsløb og give betydelige fremskridt inden for kemikalier, biologiske, og sundhedsområder. Også, resultaterne giver indsigt om disse fangede lysbølger til de videnskabelige samfund. Undersøgelsen bekræfter eksperimentelt det lineære forhold mellem inputlysbølgerne og genererede overfladeplasmoner. Det indikerer også, at plasmonerne har en lang levetid og lav spredning, kritisk grundlæggende information, der er nødvendig for at bruge bølgerne i kredsløb og andre applikationer.

Når en overfladeplasmon dannes på en metaloverflade, det kan observeres ved at bruge laserlys til at udsende elektroner. Ved at detektere disse fotoelektroner, med et specielt instrument kaldet et fotoemissionselektronmikroskop (PEEM), forskerne undersøgte naturen af ​​overfladeplasmoner.

I deres eksperimenter, holdet påførte to laserimpulser til prøven:den ene kaldes pumpen, bruges til at generere overfladeplasmon; den anden kaldes sonden, bruges til at påvise plasmonet. Probepulsen rammer prøven og detekterer plasmonen ved forskellige tidsforsinkelser. Ved løbende at justere tidsforsinkelsen mellem pumpe- og sondeimpulser, holdet overvågede plasmonens bevægelse på guldoverfladen, fandt ud af, at bølgen rejste op til 250 mikron på metaloverfladen.

"Afstanden er overraskende lang, fordi plasmonbølger ikke forplanter sig som en normal frirumsbølge, " sagde Dr. Yu Gong, en videnskabsmand ved PNNL og hovedforfatteren på denne undersøgelse. "I vores tilfælde, plasmonerne rejser uventet lange afstande i metalfilm."

Holdet anvendte numeriske simuleringer for yderligere at bekræfte deres eksperimentelle resultater.

Hvad er det næste? Nu, holdet undersøger, hvordan man kontrollerer udbredelsen af ​​overfladeplasmonen. For eksempel, hvor effektivt kan overfladeplasmonen genereres? Hvordan kan det guides? Hvordan kan det stoppes? Forskerne bruger PEEM og andre ressourcer, inklusive dem i DOE's EMSL, at besvare disse og andre spørgsmål. Resultaterne er afgørende for at gøre kredsløb, der fungerer ved lyshastighed, til virkelighed.