Udnyttelse af lysets kræfter til at betjene computere

Det siges, at lys er kilden til liv, og i den nærmeste fremtid vil det muligvis også danne grundlag for vores daglige personlige computerbehov. For nylig har forskere fra University of Tsukuba udnyttet specifikke energier af lys fra en "pakke" af lys ved at skabe et nano-rum, som kan hjælpe med udviklingen af ​​fremtidige helt optiske computere.

Fiberoptiske kabler udnytter allerede den ufattelige høje lyshastighed til at overføre internetdata. Disse signaler skal dog først konverteres til elektriske impulser i kredsløbet på din computer eller smart-tv, før du kan se dit yndlingsstreamingprogram. Forskere arbejder på at udvikle nye helt optiske computere, der vil være i stand til at udføre beregninger ved hjælp af lysimpulser. Det er dog ofte svært præcist at styre pakker af lysenergi, og der er brug for nye enheder til at forme lysimpulserne på en omskiftelig måde.

I en undersøgelse offentliggjort i sidste måned i Nanophotonics , har forskere ved University of Tsukuba testet en ny metallisk bølgeleder, der indeholder en lille nanokavitet, kun 100 nanometer lang. Nanokavitets størrelse er specifikt skræddersyet, så kun specifikke bølgelængder af lys kan passe ind. Dette får nanokavitet til at virke næsten som et kunstigt atom med afstembare egenskaber. Som et resultat transmitteres lysbølger med matchende resonansenergi, mens andre bølgelængder blokeres. Dette har den effekt at omforme lysbølgepakken.

Holdet brugte lysbølger, der bevæger sig langs grænsefladen mellem metal og luft, kaldet "overfladeplasmonpolaritoner." Dette involverer kobling af lysbølgens bevægelse i luften med bevægelsen af ​​elektronerne i metallet direkte under den. "Du kan forestille dig en overfladeplasmonpolariton som det, der sker, når en stærk vind blæser hen over havet. Vandbølgerne og luftbølgerne strømmer sammen," siger seniorforfatter professor Atsushi Kubo.

Bølgelederen blev fremstillet ved hjælp af et farvestof med fluorescensegenskaber, der ændrede sig baseret på tilstedeværelsen af ​​lysenergien. Holdet brugte lette kvidren kun 10 femtosekunder (dvs. 10 kvadrilliontedele af et sekund) lange og skabte en "film" af de resulterende bølger ved hjælp af tidsopløst to-foton fluorescerende mikroskopi. De fandt ud af, at kun den spektrale komponent, der matchede nanokavitets resonansenergi, var i stand til at fortsætte med at udbrede sig langs metaloverfladen. "Evnen til selektivt at omforme bølgeformer vil være nøglen til udviklingen af ​​fremtidige optiske computere," siger professor Kubo. Resultaterne af dette projekt kan også hjælpe med at strømline design af andre enheder til ultrahurtig optisk spektroskopi. + Udforsk yderligere

Overfladeplasmoner bevæger sig med næsten lysets hastighed og rejser længere end forventet