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剑桥大学新研发 电子产品的液体光开关

2016-08-12 05:14
默菲
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  研究人员已经建立了一个微型光电开关,它可以改变一个液体形式的光的自旋或角动量,通过施加电场到百万分之一米大小的半导体器件上。他们的研究结果,在《自然材料》杂志上进行了报道,展示了如何弥合光和电之间的差距,这也可能促进了体积越来越小速度越来越快的电子产品的发展。

  当前的技术其中的信息处理和传输,有一个基本的不同步性。处理信息,在半导体芯片上的进行电荷转移,并传输它,光信号被发送到光纤中进行传输。目前的电子和光信号之间的转换方法是低效和缓慢,研究人员一直在寻找方法来改进这两种情况。

  为了使电子产品更快,更强大,更多的晶体管需要被挤压到半导体芯片上。在过去的50年里,一个芯片上的晶体管的数量每两年增加一倍,这被称为摩尔定律。然而,由于芯片保持越来越小,科学家们现在必须处理与个别原子和电子的量子效应,他们正在寻找替代品,以电子作为信息的主要载体,以跟上摩尔定律和我们对更快,更便宜,更强大的电子产品的渴望。

  剑桥大学的研究人员,在由JeremyBaumberg教授领衔的技术中心,与墨西哥和希腊的研究人员进行合作,已经建立了一个开关,它是一个新的物质状态称为极化激元的玻色爱因斯坦凝聚混合电信号和光信号,同时使用少量的能量。

  极化的玻色爱因斯坦凝聚体,捕获反射镜之间的间隔只有几微米的距离产生的光,并让它随着半导体材料薄板的互动,创建一个半光、半物质的混合物,称为极化激元。

  把大量的电磁波在同一空间可以诱导冷凝,类似于在高湿度环境中冷凝水滴,形成一个光物质流体,顺时针方向(旋上)或逆时针(旋下)的旋转。通过将电场施加到这个系统中,研究人员能够控制凝结水的旋转,并在上下状态之间切换。极化液发出光顺时针或逆时针旋转,可通过通信光纤发送光信号并进行光电信号转换。

  “量子开关相结合电子和光学设备,可以提供在一个非常高速度、使用少量的电能的性能最佳的设备,”论文的第一作者AlexanderDreismann博士说,他在剑桥的卡文迪许实验室工作。

  “我们已经制作了一个场效应的光开关,可以弥补光学和电子学之间的不同步,”共同作者HamidOhadi博士说,他也在卡文迪许实验室工作。“我们正达到一个小型化的限制,我们可以制造晶体管,而基于液体光的电子设备可以提高我们所依赖的电子产品的功率和效率。”

  虽然这种设备的原型装置是在低温下工作,研究人员正在开发能够在室温下操作的材料,使设备可以商业化。对于设备的商业化的另一关键因素是大规模生产和可扩展性。“因为这个原型是基于成熟的制造技术,在未来它将具有规模制造的潜力,”研究的共同作者PavlosSavvidis教授说,他来自希腊的克里特岛第四研究所。

  该小组目前正在探索这种技术的商业化途径,并尝试它与现有的技术基础上进行结合的情况。

 

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