Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Нанотехнологии

Коллектив исследователей из МФТИ и ИТМО разработал новый тип кремниевых наночастиц, позволяющих нелинейно управлять светом. Разработка позволит создавать миниатюрные чипы для сверхбыстрой обработки информации в оптических линиях связи и оптических компьютерах будущего, говорится в сообщении пресс-службы МФТИ.

Для обработки информации, передаваемой посредством электромагнитных волн необходимы специальные антенны — устройства, способные эффективно излучать или, наоборот, принимать сигнал. Но для того, чтобы этот процесс был максимально эффективным, антенны должны быть перестраиваемыми — то есть их характеристики должны поддаваться точной настройке. Отсутствие механизма подобного перестраивания тормозило как фотонику, так и электротехнику.

«Особенно актуальна и в то же самое время затруднительна разработка подобных антенн в видимом и инфракрасном диапазоне частот. Сегодня мы умеем передавать информацию по оптоволокну с рекордными скоростями, до сотен Гбит/с. 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», — рассказал аспирант МФТИ, один из авторов работы Денис Баранов.

В работе, опубликованной в ACS Photonics, для достижения нелинейного переключения авторы исследовали диэлектрическую наноантенну — сферическую наночастицу из обычного кремния, обладающую оптическими резонансами. В нее изначально заложено изменение свойств в зависимости от получаемого и излучаемого сигнала. Таким образом осуществляется ее нелинейная настройка. Использование частиц диаметром около 100 нм также позволяет усиливать всевозможные оптические эффекты в наномасштабе.

Механизмом, обеспечивающим нелинейное изменение характеристик антенны, является генерация электронной плазмы в кремнии. Кремний — это полупроводник, и при обычных условиях его зона проводимости практически не заселена электронами. Однако, под воздействием мощного и очень короткого (~ 100 фемтосекунд, т.е. 10-13 секунды) лазерного импульса, электроны переходят в зону проводимости. Это и меняет свойства кремния и самой наноантенны, которая начинает переизлучать падающий свет в направлении падающего импульса. Таким образом, запуская короткий и интенсивный импульс на частицу, можно динамически влиять на её характеристики как антенны.

Как показали эксперименты, изменение характеристик не является необратимым и постоянным — 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 в качестве основы для световых вычислительных приборов.

Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

«Настроить системы умного дома уже не сложнее, чем установить Windows»
Умный дом
«WorldSkills — отличный пункт в резюме»
Иннополис
Китайцы с высоким рейтингом смогут арендовать электрокар у Alibaba
Тренды
ИИ-рынок вакансий обещает каждому найти работу
Идеи
Крупнейшие компании помогут IBM коммерциализировать квантовый компьютер
Тренды
Чистый транспорт
В Австралии запустят первый поезд на солнечной энергии
Робот-морская звезда мгновенно адаптируется к неожиданным повреждениям
Робототехника
BAIC прекратит производство автомобилей с ДВС к 2025 году
Тренды
Криптовалюты
«Биткойн провалился как валюта»
Илон Маск: «Общественный транспорт — это полный отстой»
Мнения
ИИ-версия поттерианы: «Гарри отвел глаза от головы и бросил их в лес»
Искусственный интеллект
Во Франции запретят Facebook детям до 16 лет
Социальные сети
В США отменили сетевой нейтралитет
Кейсы
Новая технология Alphabet X подключит к интернету миллионы индийцев
Интернет для всех
Разработан устойчивый электровелосипед для пожилых
Транспорт будущего
Биотех-стартап Ginkgo Bioworks стал «единорогом»
Биотехнологии
В Китае с поддельной едой будут бороться с помощью блокчейна
Блокчейн
Daimler начал поставки городских электрогрузовиков в Европе
Тренды
Дания использует криптовалюту для помощи развивающимся странам
Блокчейн
Эндрю Ын займется внедрением ИИ на фабриках
Искусственный интеллект
Распознавание лиц
Китайские камеры слежения засекли журналиста ВВС за 7 мин
Thor Trucks — новый конкурент электрогрузовика Tesla Semi
Электротранспорт
К 2021 году самолеты на 75% будут состоять из напечатанных деталей
Кейсы
«Биологические часы» помогут подобрать персональное лечение
Медицина будущего
Создан микрочип, который почти невозможно взломать или разрушить
Кибербезопасность
Кейсы
Российские инженеры напечатали компактный двигатель для дронов
В Нью-Йорке создадут первую в мире цифровую систему энергоснабжения
Идеи
«Батареи для электрокаров перестанут дешеветь после 2020 года»
Электромобили
Сотрудники Tesla: «90% автомобилей Model S и Model X выходят с дефектами»
Мнения
В России учет алкоголя переводят на блокчейн
Тренды
Термоядерный синтез
«Реактор на основе водорода и бора будет готов в течение 10 лет»
Китай собирает ДНК граждан под видом бесплатной меддиагностики
Тренды
Стартап ObEN создает реалистичных 3D-аватаров
Кейсы
Робототехника вызвала бум электродвигателей
Робототехника
«До Скайнета еще далеко, но все же лучше к нему подготовиться»
Мнения
Идеи
Светящиеся растения заменят фонари и светильники
Вертикальные фермы Local Roots обещают прокормить космонавтов
Еда будущего
Ученые из МГУ разработали и протестировали квантовый телефон
Квантовые технологии
Солнечная энергетика в США заменит 10 ГВт газовых электростанций
Тренды
Toyota и Panasonic объединились для разработки батарей для EV
Аккумуляторы
Создан новый тип вентиля для квантового компьютера
Квантовые технологии
Технологию автономных имплантов подсмотрели у электрических угрей
Импланты
Aurora передала военным систему автопилота для вертолетов
Беспилотная авиация
Блокчейн
Криптокотята на блокчейне выгоднее, чем пенсионные накопления
«ИИ разрушает нашу свободу воли»
Искусственный интеллект
Южная Корея запретит банкам проводить операции с криптовалютами
Блокчейн
Китай собирается создать в стране 290 «умных городов»
Умные города
Криптомания привела к рекордному росту эфира и лайткойна
Криптовалюты
ЗОЖ предотвращает смертность раковых больных на 40%
Борьба с раком