Ένας οπτοηλεκτρονικός «διακόπτης» υγρού φωτός για την ταχύτερη μετάδοση πληροφοριών

11:06 9/8/2016 - Πηγή: ΕΡΤ

Ένα πρωτοποριακό μικροσκοπικό «οπτοηλεκτρονικό διακόπτη» δημιούργησαν ερευνητές του Πανεπιστημίου Κέμπριτζ στη Βρετανία και του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) στην Κρήτη.

Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει το δρόμο για την λειτουργία ηλεκτρονικών (συστημάτων) που θα βασίζονται σε αυτό το ρευστό, σαν ρεύμα, φως. Η νέα συσκευή των επιστημόνων μπορεί να αλλάξει τη στροφορμή μιας «υγρής» μορφής φωτός

και, καθώς γεφυρώνει το κενό ανάμεσα στο φως και στον ηλεκτρισμό, θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για την ανάπτυξη ακόμη πιο γρήγορων και μικρότερων «τσιπ».

Μέχρι σήμερα, οι τωρινές μέθοδοι μετατροπής των οπτικών σημάτων πληροφορίας (δεδομένων) σε ηλεκτρικά σήματα και αντιστρόφως θεωρούνται αργές, γι’ αυτό αναζητούνται τρόποι οι μέθοδοι αυτοί να συνδυαστούν.

Όπως είναι γνωστό, για να γίνουν οι υπολογιστές και γενικότερα οι ηλεκτρονικές συσκευές πιο γρήγορες, πρέπει συνεχώς να ενσωματώνονται ολοένα περισσότερα τρανζίστορ (που λειτουργούν ως διακόπτες) μέσα στα «τσιπάκια». Εδώ και 50 χρόνια ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα τσιπ διπλασιάζεται κάθε περίπου δύο χρόνια (ο λεγόμενος «νόμος του Μουρ»), όμως όσο μικραίνουν τα τσιπάκια και τα τρανζίστορ πλησιάζουν στο φυσικό όριο σμίκρυνσής τους, τόσο πιο δύσκολο είναι να συνεχιστεί αυτή η τάση. Γι’ αυτό, αναζητούνται εναλλακτικές λύσεις, πέρα από τα ηλεκτρόνια, ως φορείς των πληροφοριών μέσα στα τσιπάκια.

Η ομάδα των Βρετανών και Ελλήνων ερευνητών δημιούργησε ένα εναλλακτικό «διακόπτη» που χρησιμοποιεί μια νέα κατάσταση της ύλης, το λεγόμενο Πολαριτονικό Συμπύκνωμα Μπόζε-Αϊνστάιν.

Τα πολαριτόνια είναι ψευδο-σωματίδια με μοναδικές ιδιότητες, μεταξύ των οποίων η συμπύκνωσή τους, όταν πολλά από αυτά συνυπάρχουν στον ίδιο μικρό χώρο, με τον ίδιο τρόπο που συμπυκνώνονται οι σταγόνες του νερού, όταν υπάρχει πολλή υγρασία (εξ ου και ο όρος «υγρό» φως). Το ρευστό αυτό φως μπορεί να κινηθεί προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού ή αντίστροφα.

Εφαρμόζοντας ένα ηλεκτρικό πεδίο, οι επιστήμονες κατάφεραν να ελέγξουν τη φορά (στροφορμή) του συμπυκνώματος και -εν είδει διακόπτη- να το εναλλάσσουν ανάμεσα στις δύο κατευθύνσεις. Το πολαριτονικό υγρό εκπέμπει φως, επίσης προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού ή αντίστροφα, το οποίο στη συνέχεια μπορεί να μεταδοθεί μέσω οπτικών ινών, μετατρέποντας έτσι τα ηλεκτρικά σήματα σε οπτικά.

Προς το παρόν, ο νέος «διακόπτης» δουλεύει σε πολύ χαμηλές (κρυογονικές) θερμοκρασίες, αλλά ήδη οι επιστήμονες αναπτύσσουν άλλα υλικά, που θα μπορούν να λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου, ώστε η συσκευή να μπορεί να αξιοποιηθεί εμπορικά.

Από ελληνικής πλευράς, την έρευνα συμμετείχε ο Παύλος Σαββίδης, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Επιστήμης & Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης και ερευνητής στο Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής & Λέιζερ του ΙΤΕ στο Ηράκλειο.

Ο κ. Σαββίδης δήλωσε αισιόδοξος ότι θα καταστεί εφικτή η μαζική παραγωγή του νέου «διακόπτη» στο άμεσο μέλλον, καθώς, όπως αναφέρει, η δημιουργία του βασίζεται σε καθιερωμένες πλέον τεχνολογίες.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Τζέρεμι Μπάουμπεργκ του Κέντρου Νανοφωτονικής του Κέμπριτζ, έκαναν τη δημοσίευση της μελέτης τους στο περιοδικό για νέα υλικά «Nature Materials».

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ