Комбинирование двухмерных материалов позволит создать первые функционирующие плазмонные чипы

Плазмонные эффекты


На страницах нашего сайта мы достаточно часто рассказывали о плазмонике - технологии передачи и обработки информации, в которой в качестве носителей информации используются плазмоны, колеблющиеся "облака" свободных электронов, возникающие при столкновении фотона света с поверхностью некоторых металлов. Но, все фотонно-плазмонные устройства, которые были созданы в ходе многочисленных предыдущих исследований, имеют пока еще достаточно большие габариты, что связано с большой длиной волны используемого в их работе света, относительно низкое быстродействие и ограниченную функциональность. Такая ситуация может измениться в недалеком будущем благодаря работе международной группы исследователей из Испании, Италии и Соединенных Штатов, приспособившей для манипуляции и управления фотонами новые многослойные материалы, состоящие из нескольких слоев простых плоских материалов. И это, по словам исследователей, позволит на первом этапе уравнять возможности будущих фотонно-плазмонных чипов с возможностями нынешних электронных чипов.

Основной проблемой, с которой сталкиваются ученые, ведущие исследования в области плазмоники, является быстрое рассеивание энергии плазмонов, что ограничивает дальность их перемещения. Однако, как было уже давно замечено другими группами ученых, в графене, заключенном в оболочку из нитрида бора, электроны перемещаются на большие расстояния по так называемой баллистической траектории, рассеивая очень малую часть своей энергии даже при комнатной температуре.

В своих исследованиях ученые также обратились к использованию многослойных материалов. Они взяли лист обычного графена и "зажали" его между двумя слоями нитрида бора, кристаллическая решетка которого имеет гексагональную (шестиугольную) форму (hexagonal boron nitride, h-BN). Проведенные эксперименты показали, что на поверхности такого сложного материала плазмоны возникают достаточно легко даже при падении на него фотонов с различной длиной волны. Кроме этого, особенности материала максимально способствуют подавлению потерь энергии при движении плазмонов.

"При помощи таких хитрых уловок нам удалось заставить свет, преобразованный в плазмоны, перемещаться со скоростью, в 150 раз более низкой, нежели скорость света. При этом, размеры элементов оптических схем могут быть в теже 150 раз меньше длины волны света" - рассказывает Франк Коппенс (Frank Koppens), ученый из Института фотонники (Institute of Photonic Sciences, ICFO), Барселона, - "В комбинации с обычными электронными технологиями управления оптическими компонентами, наша плазмонная технология способна найти массу разнообразных применений в самых различных областях".

"Нитрид бора является идеальным партнером для графена. А комбинация этих двух материалов демонстрирует массу уникальных электрических и оптических свойств. Благодаря этому мы можем заставить свет "замедляться" и распространяться на большие расстояния по поверхности наноразмерных элементов, которые станут основой электронно-плазмонных оптических чипов будущего поколения" - рассказывает Рэйнер Хилленбрэнд (Rainer Hillenbrand), ученый из центра CIC nanoGUNE, Сан-Себастьян, Испания, - "Такие графеновые чипы, обеспечивающие низкий уровень потерь энергии при движении плазмонов, могут сделать технологии оптической обработки сигналов и вычислений намного быстрее и более эффективными, чем это могут делать современные электронные чипы".




Ключевые слова:
Плазмоника, Свет, Фотон, Плазмон, Движение, Энергия, Электрон, Графен, Нитрид, Бор, Материал, Чип

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Превращения экситонов в плазмоны и наоборот позволили создать компоненты бу ...
  • Ученые научились создавать и контролировать плазмонные волны на поверхности ...
  • Комбинация графена и нитрида бора позволяет реализовать эффективное управле ...
  • Создан плазмонный лазер, способный переключаться с огромной скоростью
  • Новые оптические лазерные схемы могут стать основой компьютеров, в тысячи р ...




  • 17 января 2015 11:28
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3877
    Очередная не очень толковая технология. Снова графен, который, хоть и научились получать, но обрабатывать и использовать его пока не получается. Нет пока еще технологических методов для его точной резки, перемещения и позиционирования.


    --------------------
        
    17 января 2015 17:01
    #2 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 506
    Надеюсь, доживу до того момента, когда смогут плести графеновые нити неограниченной длинны. Тогда и космический лифт станет реальностью и многое другое. Графен просто фантастический материал.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.