نزدیکی نور و الکتریسیته به لطف فناوری نورمایع

وب سایت کلیک: دانشمندان دانشگاه کمبریج با استفاده از یک حالت نور مایع به ایجاد یک سوئیچ نیمه هادی پرداخته اند که در فضای وب بسیار خبرساز شده است و این قابلیت را دارد تا آینده این صنعت را دگرگون کند.

این سوئیچ آن قدر کوچک است که نه تنها تفاوت میان نور و الکتریسیته را کمرنگ جلوه می دهد، بلکه همچنین می تواند توسعه اجزای بسیار سریع و کوچک الکترونیکی را در آینده امکان پذیر کند.

با وجود محدودیت های قانون مور که روز به روز بر شدت آن افزوده می شود، تقاضا برای وسایل الکترونیک کوچک تر و سریع تر روز افزون می گردد و میکرو الکترونیک ها در حال رسیدن به نقطه ای هستند که در آن اثرات کوانتومی به طور جدی کاربرد الکترون ها به عنوان انتقال دهنده داده را به چالش می کشند. محققان در سراسر جهان در حال بررسی راه هایی برای حل این مشکلات هستند.

با وجود روش های کنونی مورد استفاده برای تبدیل بین سیگنال های الکتریکی و سیگنال های نوری ناکارآمد، محققان دانشگاه کمبریج بر این باور هستند که می توان به سادگی از شر واسطه خلاص شد و دو نوع سیگنال مذکور را با هم ادغام کرد. در تلاش برای رسیدن به این امر، محققان با استفاده از یک حالت جدید از ماده به عنوان رسوب پلاریتون بوز-اینشتین، سوئیچی ساختند تا با وجود مصرف بی نهایت کم انرژی، سیگنال های الکتریکی و نوری را با یکدیگر ترکیب کنند.

دکتر الکساندر از آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج گفت: سوئیچ پلاریتون بهترین خواص الکترونیکی و نوری را در یک دستگاه کوچک به طور یکپارچه در می آورد که با مصرف حداقل انرژی، بیشترین سرعت را به ارمغان می آورد.

برای ایجاد میعانات بوز-اینشتین، نور لیزر در ابتدا بین آینه ها در یک میکروحفره تنها به اندازه چند میکرون گیر انداخته می شود. در این جا نور با مقاطع نازک از مواد نیمه هادی واکنش انجام می دهد تا یک ترکیب نیمه ماده - نیمه نور از شبه ذرات شناخته شده به عنوان یک پلاریتون ساخته شود که متشکل از اکسیتون های نیمه هادی (الکترون های برانگیخته شده به حفره تولید شده محدود هستند ) و فوتون هستند.

اگر مقدار زیادی از این پلاریتون ها همه یک جا در یک فضای محدود تولید شوند، آن ها در صدد تجمیع بر روی هم بر می آیند و عمل میعان صورت می گیرد؛ درست مانند زمانی که بخار آب در هنگام مواجه شدن با سطح سرد به مایع تبدیل می شود. مایع متشکل از نور - ماده که در این نقطه به وجود می آید نیز با یک چرخش خاص به سمت عقربه های ساعت (بالا) یا مخالف عقربه های ساعت(پایین) مواجه می شوند . به منظور کنترل جهت چرخش و در نتیجه کاربردی نمودن آن در زمینه الکترونیک، محققان یک میدان الکتریکی در داخل میعانات تدارک دیدند و تبدیل از حالت بالا به پایین و برعکس را ممکن ساختند. همان طور که مایع پلاریتون در حال چرخش نور تولید می کند، محققان بر این باورند که چرخش کد گذاری شده نور می تواند برای تبدیل داده های الکتریکی به سیگنال های نوری مورد استفاده قرار گیرد که می توان آن ها را از طریق فیبرهای نوری ارسال کرد.

دکتر حمید اوحدی از آزمایشگاه کاوندیش بیان کرد: ما یک سوئیچ نور تاثیرگذار در میدان الکتریکی ساخته ایم که می تواند فاصله بین اپتیک و الکترونیک را به حداقل برساند. ما در حال از میان بردن محدویت های ساخت ترانزیستور های بسیار کوچک هستیم و الکترونیک بر اساس نور مایع می تواند راهی برای افزایش قدرت و بهره وری صنعت الکترونیک باشد که همه ما به آن نیاز مبرم داریم.

درست مانند دیگر حالت های انرژی که ترکیب های های عجیب و غریب و جالبی بین انرژی و ماده در مقیاس نانو ایجاد می کند، مانند پلکزیتون توپولوژیکی تازه کشف شده، مایع پلاریتون نه تنها این نوید را می دهد تا میزان بهره وری الکترونیکی را به شدت افزایش دهد، بلکه همچنین در دماهای بسیار پایین نیز کار می کند. به این ترتیب، دانشمندان آزمایشگاه کاوندیش در حال تحقیق راجع به انواع دیگر از موادی هستند که خواص یکسانی را در دمای محیط از خود بروز می دهند؛ به این امید که بتوانند به تجاری کردن این فناوری و ادغام آن با دستگاه های موجود جامه عمل بپوشانند.

محققان بر این باورند که این واقعیت که نمونه اولیه بر اساس فناوری ساخت به خوبی تثبیت شده است، نمونه اولیه این قابلیت را دارد تا به خوبی پیشرفت کند و این نکته ای اساسی و کلیدی در توانایی بالقوه تولید انبوه آن در آینده به شمار می رود.