20 июня 2008
Исчезновение экситона сопровождается вспышкой света (фото Леонид Бутов/UCSD).
Скоростные коммуникации употребляют фотоны, а микропроцессоры "задумываются", "жонглируя" электронами. Соединение первого и второго просит наличия модуляторов и всяческих преобразователей, которые нередко являются узеньким местом, мешающим увеличивать скорость.
А ведь таковой перевод сигналов из оптической формы в электронную и назад может очень понадобиться не только лишь при соединении компов меж собой, да и снутри 1-го компьютера и даже снутри одной гибридного чипа.
Неувязка – преобразователь должен быть очень резвым и ультракомпактным.
Возможное решение — экситонная печатная плата, 1-ый эталон которой и выстроили учёные в США. Как пишут её создатели в статье в Science, они показали контроль над экситонными потоками (и разные операции с ними) в схеме, состоящей из трёх экситонных оптоэлектронных транзисторов.
Поясним, экситоны – это квазичастицы, возникающие при определённых критериях в полупроводнике либо диэлектрике. Представляют собой они связанную пару электрон-дырка, выступающую и передвигающуюся как целое образование.
Фотоны преобразуются в экситоны на входе этой необыкновенной схемы, а экситоны назад преобразуются в фотоны — на выходе. Причём преобразование происходит впрямую, а управление потоками экситонов осуществляется с помощью напряжения, точно так же, как управление обыкновенными сигналами в микропроцессоре.
Экситон появляется в момент попадания фотона в полупроводник, причём схема устроена так, что электрон и дырка, составляющие экситон, "селятся" в примыкающих квантовых колодцах — особенных полупроводниковых структурах.
Два таких колодца делят несколько нанометров. Прикладываемое к ним напряжение позволяет экситонам передвигаться. И когда поступает соответственный сигнал — эти квазичастицы попадают на выход, где распадаются, порождая фотон. Поточнее, распадом таковой частички является рекомбинация пары электрон-дырка.
"Экситоны связаны конкретно с фотонами, — гласит Бутов, — что позволяет увязывать расчёты и коммуникацию".
Исследователи выстроили на базе экситонных транзисторов ординарную схему, способную выборочно направлять экситоны по одному из ряда путей. Причём так как экситоны передвигаются очень стремительно, коммутатор на таковой базе способен переключаться каждые 200 пикосекунд.
Единственное ограничение, которое пока мешает созданию экситонных логических схем, применимых для массового внедрения, — низкая рабочая температура. Она составляет наименее 40 градусов по Кельвину.
Но Бутов и его коллеги знают, как преодолеть это препятствие. Необходимо просто подобрать другой материал для экситонных транзисторов. В первом макете применен, кстати, арсенид галлия.
Читайте также о других экзотичных устройствах, использующих необыкновенные (в плане физики) методы переработки либо хранения инфы: ультракомпактном модуляторе, широкополосном усилителе света на микрочипе, микросхеме из графена, логической схеме на квантовых точках, белковых микропроцессорах и схемах на базе кислот, а ещё – о баллистическом транзисторе.
ужс я даже не могу представить как это больно 