Физики из России научили наночастицы из кремния жонглировать светом

МОСКВА, 22 авг – РИА Новости. Ученые из Московского Физтеха и университета ИТМО создали особые кремниевые наночастицы, которые можно использовать в качестве световых наноантенн для обработки информации в линиях оптоволоконной связи и в чипах световых компьютеров будущего, говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Photonics.

"Сегодня мы умеем передавать информацию по оптоволокну с рекордными скоростями, до сотен Гбит в секунду. Однако кремниевая электроника не позволяет обрабатывать информацию настолько быстро. Создание нелинейных оптических наноантенн позволит нам решить эту проблему и откроет дорогу к сверхбыстрой обработке оптической информации", — заявил Денис Баранов из МФТИ в Долгопрудном.

Баранов и его коллеги решили эту проблему, создав особые наночастицы из обычного кремния, которые обладают нелинейными оптическими свойствами – они взаимодействуют со светом крайне необычным образом, заставляя его менять направление движения в зависимости от его интенсивности и других физических свойств.

Подобное свойство критически важно для создания первых полностью оптических транзисторов, диодов и других "световых" аналогов обычной электроники, в компонентах которой подобная избирательная проводимость и "прозрачность" достигается при помощи использования уникальных свойств полупроводников. Пока полная имитация всех этих свойств нам недоступна, что не дает ученым создать первые полноценные световые компьютеры.

Ученые из МФТИ и Университета ИТМО нашли возможный путь для решения этой проблемы, создав особые наноантенны из кремниевых наносфер, настроенных на работу с пучками света с определенной длиной волны, силы и продолжительности.

Когда на такой "шарик" падает свет, дальнейшая его судьба зависит от его собственных свойств и того, как ведет себя так называемая электронная плазма внутри этой наночастицы, возникающая при поглощении энергии света кремнием. Свойства этой плазмы можно менять при помощи коротких и мощных импульсов света, что позволяет "переключать" свойства наноантенн и заставлять их иным образом взаимодействовать с более слабым светом в режим практически реального времени.

Как показали эксперименты, эти переключения не были необратимыми и постоянными – наночастица возвращалась в исходное состояние примерно через 100 фемтосекунд (10 в минус 15 степени секунды), что позволяет использовать подобные структуры в качестве базы для сверхбыстрых систем связи, в десятки раз превосходящих существующие сегодня системы оптоволоконного обмена информации. Кроме того, ее можно использовать также и в качестве основы для световых вычислительных приборов.

Источник