ΚΟΙΝΩΝΙΑ
Ρώσοι φυσικοί “δίδαξαν” τα νανοσωματίδια του πυριτίου να παίζουν με το φως
© Sputnik/Grigoriy Sisoev
ΘΕΜΑ: ΚΟΙΝΩΝΙΑ

Ρώσοι φυσικοί “δίδαξαν” τα νανοσωματίδια του πυριτίου να παίζουν με το φως

Επιστήμονες του Ινστιτούτου Φυσικομαθηματικής της Μόσχας και του Πανεπιστημίου ΙΤΜΟ της Αγίας Πετρούπολης δημιούργησαν ιδιαίτερα νανοσωματίδια πυριτίου, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως νανοκεραίες φωτός, για την επεξεργασία πληροφοριών στις γραμμές οπτικών ινών και στα τσιπ των κβαντικών υπολογιστών του μέλλοντος, αναφέρεται στο άρθρο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό ACS Photonics.

«Σήμερα μπορούμε να μεταδώσουμε πληροφορίες μέσω οπτικών ινών με ταχύτητες ρεκόρ που φθάνουν τα εκατό GB το δευτερόλεπτο. Ωστόσο, ηλεκτρονική πυριτίου δεν μας επιτρέπει να επεξεργαστούμε πληροφορίες με τέτοιες ταχύτητες. Η δημιουργία μη γραμμικών οπτικών νανοκεραιών θα μας επιτρέψει να επιλύσουμε το πρόβλημα αυτό και ν' ανοίξουμε τον δρόμο για μια υπερταχεία επεξεργασία των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω οπτικών ινών», δήλωσε ο Ντενίς Μπαράνοφ από το Ινστιτούτο Φυσικομαθηματικής που βρίσκεται στο Ντολγκοπρούντνι.

Ο Μπαράνοφ και οι συνάδελφοι του έλυσαν το πρόβλημα αυτό, δημιουργώντας ιδιαίτερης υφής νανοσωματίδια από σύνηθες πυρίτιο, τα οποία διαθέτουν μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες, δηλαδή αλληλεπιδρούν με το φως με εντελώς ασυνήθιστο τρόπο, υποχρεώνοντας τό να αλλάζει κατεύθυνση στην κίνηση του, ανάλογα με την ένταση που έχει και τις άλλες φυσικές ιδιότητες που διαθέτει.

Η ιδιότητα αυτή είναι εξαιρετικής σημασίας, όσον αφορά την δημιουργία των πρώτων καθ' ολοκληρία οπτικών τρανζίστορ, διόδων και άλλων αναλόγων «φωτός» που χρησιμοποιούνται στην συνήθη ηλεκτρονική, στα συστατικά στοιχεία της οποίας, αυτού του είδους η επιλεκτική αγωγιμότητα και «διαύγεια» επιτυγχάνεται με την χρήση των μοναδικών ιδιοτήτων που διαθέτουν οι ημιαγωγοί. Προς το παρόν, δεν μπορούμε να πετύχουμε την πλήρη απομίμηση όλων αυτών των ιδιοτήτων και αυτό είναι κάτι που δεν επιτρέπει στους επιστήμονες να δημιουργήσουν τους πρώτους αξιόπιστους κβαντικούς υπολογιστές.

Οι επιστήμονες του Ινστιτούτου Φυσικομαθηματικής της Μόσχας και του Πανεπιστημίου ΙΤΜΟ βρήκαν τον πιθανό τρόπο επίλυσης αυτού του προβλήματος, δημιουργώντας ιδιαίτερης υφής νανοκεραίες από νανόσφαιρες πυριτίου, που είναι ρυθμισμένες να λειτουργούν με δεσμίδες φωτός συγκεκριμένου μήκους κύματος, ισχύος και συνέχειας.

Όταν από μια τέτοια «σφαιρούλα» εκχύεται το φως, η περαιτέρω του πορεία εξαρτάται από τις δικές του ιδιότητες και από το πώς συμπεριφέρεται το λεγόμενο ηλεκτρονικό πλάσμα εντός του νανοσωματιδίου αυτού, το οποίο δημιουργείται κατά την απορρόφηση της ενέργειας του φωτός από το πυρίτιο. Οι ιδιότητες αυτού του πλάσματος, μπορούν να τροποποιηθούν, με τη βοήθεια σύντομων και ισχυρών δεσμών φωτός, κάτι που μας επιτρέπει «να μεταστρέψουμε» τις ιδιότητες των νανοσωματιδίων και να τα εξαναγκάσουμε με διαφορετικό τρόπο να αλληλεπιδράσουν με ένα πιο ασθενές φως σε συνθήκες πραγματικού χρόνου.

Όπως έδειξαν τα πειράματα, οι μεταστροφές αυτές δεν ήταν μόνιμες και διαρκείς, καθώς το νανοσωματίδιο επέστρεφε στην αρχική του κατάσταση περίπου ύστερα από 100 φεμτο-δευτερόλεπτα, (10-15 δευτερόλεπτα) στοιχείο που μας επιτρέπει να χρησιμοποιήσουμε παρόμοιες δομές ως βάση για υπερταχεία συστήματα επικοινωνίας, που υπερβαίνουν δεκάδες φορές τα υπάρχοντα σήμερα συστήματα ανταλλαγής πληροφοριών με τη χρήση οπτικών ινών. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης και ως βάση για τους κβαντικούς υπολογιστές.

Πηγή: www.ria.ru