Новая система работает, управляя волнами, называемыми поверхностными плазмонами. Эти волны представляют собой колебания электронов, удерживаемых на границах раздела между материалами; в новой системе волны работают на терагерцовых частотах. Такие частоты лежат между частотами дальнего инфракрасного света и микроволновых радиопередач и считаются идеальными для вычислительных устройств следующего поколения.Результаты были опубликованы в журнале Applied Physics Letters доцентом кафедры машиностроения Николасом Фангом, постдоком Дафеем Джином и тремя другими.
Система предоставит новый способ создания взаимосвязанных устройств, использующих световые волны, таких как волоконно-оптические кабели и фотонные чипы, с электронными проводами и устройствами. В настоящее время такие точки соединения часто образуют узкое место, которое замедляет передачу данных и увеличивает количество необходимых компонентов.
Новая система команды позволяет концентрировать волны на гораздо меньших масштабах длины, что может привести к десятикратному увеличению плотности компонентов, которые могут быть размещены в определенной области чипа, говорит Фанг.Первоначальное устройство для проверки концепции использует небольшой кусок графена, зажатый между двумя слоями сегнетоэлектрического материала, для создания простых переключаемых плазмонных волноводов. Исследователи говорят, что в этой работе использовался ниобат лития, но можно использовать и многие другие подобные материалы.По словам Джина, в этих волноводах можно ограничить свет до одной части из нескольких сотен длины волны в свободном пространстве, что на порядок лучше любой сопоставимой волноводной системы. «Это открывает захватывающие возможности для передачи и обработки оптических сигналов», — говорит он.
Более того, эта работа может предоставить новый способ чтения и записи электронных данных в сегнетоэлектрические запоминающие устройства с очень высокой скоростью, говорят исследователи Массачусетского технологического института.Дмитрий Басов, профессор физики Калифорнийского университета в Сан-Диего, который не имел отношения к этим исследованиям, говорит, что команда Массачусетского технологического института «предложила очень интересную плазмонную структуру, подходящую для работы в технологически значимом [терагерцовом] диапазоне … уверен, что многие исследовательские группы попытаются внедрить эти устройства ».
Однако Басов предупреждает: «Ключевой вопрос, как и во всей плазмонике, — это потери. Потери необходимо тщательно исследовать и понимать».Помимо Фана и Джина, исследование проводили аспирант Аншуман Кумар, бывший постдоктор Кин Хун Фунг (ныне работающий в Гонконгском политехническом университете) и ученый-исследователь Цзюнь Сюй.
Он был поддержан Национальным научным фондом и Управлением научных исследований ВВС США.