Anonim

Plasmonics gjennombrudd lover raskere datamaskiner og kommunikasjon

Vitenskap

Dario Borghino

22. oktober 2009

Plasmonics-enheter kan snart gjøre drømmer om databehandling med lyshastighet til virkelighet

Plasmonics er en lovende ny teknologi som forsøker å sette sammen det beste av to verdener - optikk og elektronikk - for å oppnå raskere beregning og kommunikasjon ved å gjøre optiske enheter betydelig mindre. I nyere forskning har et team av europeiske forskere løst et langvarig problem på dette feltet ved å sende signaler over lang avstand i et gjennombrudd som bringer denne teknologien mye nærmere masseproduksjonen.

I forhold til andre teknologier er elektronikken relativt langsom - på grunn av fysiske grenser i kablene kan den ikke skyves over noen få ti GHz - men lar oss manipulere signaler med svært små enheter til en billig pris. Optikk, derimot, kan nå utrolig høye hastigheter, noe som gjør det til et godt valg for rask kommunikasjon, men er relativt stor og dyr.

Forskere har lenge innsett at bruk av lys for å manipulere informasjon i stedet for bare kommunikasjon kunne være nøkkelen til å oppnå mye raskere databehandling. Dessverre er størrelsen og ytelsen til fotoniske enheter begrenset av bredden av optiske fibre, som må være minst halvparten av lysets bølgelengde for å kunne formidles korrekt, noe som gjør miniaturiseringsanstrengelsene ekstremt utfordrende.

Plasmonics er ofte en referanse til raskere databehandling som bruker tetthetsbølger av elektroner for å sende både optiske og elektroniske signaler på samme metallkrets. Disse bølgene, eller "plasmoner ", oppstår når lys rammer en metalloverflate under presise forhold og har frekvenser i det optiske området, noe som betyr at de kan kode omtrent like mye informasjon som fiberoptikk.

Hva er enda mer interessant, er plasmaner ikke underlagt de samme fysiske begrensninger av lys, noe som betyr at de kan reise på små metallledninger som tillater den samme typen miniatyrisering som elektronikkindustrien har opplevd i flere tiår.

En alvorlig hindring for den utbredte bruken av denne teknologien så langt har vært at plasmonene har en tendens til å spre seg etter bare noen få millimeter forplantning, noe som gjør dem ubrukelige på de fleste dataplisjer. Under det EU-finansierte Plasmacon-prosjektet har et team av europeiske forskere rapportert at de nå har overvunnet denne hindringen, og demonstrerer de første kommersielt levedyktige plasmoniske enhetene.

Forskernes tilnærming var å utvikle en såkalt "dielektrisk belastet overflate plasmon polariton bølgeleder " (DLSPPW), et lag av dielektrisk som var mønstret på en gullfilm med et glassubstrat. Ved hjelp av denne strukturen var de i stand til å oppnå bølgeledere bare 500 nanometer i størrelse og utvide signalutbredelsen, og åpnet veien for videre fremskritt.

I motsetning til tidligere resultater oppnådd av andre forskergrupper, kan teknologien utviklet av teamet skape plasmoniske enheter ved hjelp av eksisterende og billig kommersielle litografiteknikker, og mens noen problemer fortsatt må løses, ser det ut til at en av de største hindringene bare har blitt overvunnet.

Ved å bruke den spesielle bølgelederen de utviklet, bygde forskerne flere plasmoniske enheter, inkludert en bølgelederringresonator - en avgjørende komponent i multiplexerne i optiske nettverk som kombinerer og adskiller flere strømmer av data til et enkelt signal og omvendt - i mye mindre størrelser enn vanlig . For eksempel, mens nåværende optiske ringresonatorer har en radius på opptil 300 mikrometer, lagde en av lagene bare fem mikrometer.

"Jeg tror at vi vil begynne å se denne teknologien gjøre veien til kommersielle applikasjoner de neste fem til ti årene, » forklarte prof Zayats, optikkprofessor ved Queen's University, Belfast. "Det ultimate målet er en integrert fotonisk krets basert på plasmoniske eksitasjoner som er i stand til å utføre alle operasjoner helt optisk. "

Forskning i plasmonikk har raskt tatt opp tempoet og interessen til elektronikkindustrien, inkludert NEC og Panasonic, og den franske chipmakeren Silios Technology arbeider allerede med en kommersialiseringsplan som kan involvere enten å produsere plasmoniske komponenter eller lisensiere Plasmocom-teknikken til tredjeparter.

Prosjektet er et samarbeid mellom Dronningens Universitet, Aalborg Universitet i Danmark, Syddansk Universitet i Odense og Universitetet i Burgund i Frankrike.

Via IKT-resultater

Plasmonics-enheter kan snart gjøre drømmer om databehandling med lyshastighet til virkelighet

Anbefalt Redaksjonens