Терабит в секунду: российские физики готовят терагерцевую альтернативу транзисторным микросхемам

Исследователи Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН создали оптическое устройство и методику для работы с плазмон‑поляритонами в терагерцевом диапазоне – потенциальными носителями информации для сверхбыстрой электроники. Эксперименты проводились на Новосибирском лазере на свободных электронах, единственном в мире источнике мощного терагерцевого и инфракрасного излучения.

Плазмон‑поляритоны – это поверхностные волны, возникающие на границе металл/диэлектрик, которые способны локализовать электромагнитное поле сильнее, чем обычный свет. В терагерцах они позволяют обойти ограничение дифракции, мешающее дальнейшей миниатюризации фотонных компонентов, и открыть путь к планарным «плазмонным» схемам с размерами ниже длины волны.

Команда показала, как генерировать и управлять такими волнами, а также как оценивать оптические свойства материалов‑кандидатов. В тестах устройство подтвердило эффективность на образцах золота с покрытием из сульфида цинка. Это важно для создания компонентов, функционирующих на ТГц‑частотах, где теоретически возможна передача данных на уровне Тбит/с.

По словам старшего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Василия Герасимова, сочетание фотоники и плазмоники – один из перспективных путей преодоления технологического предела традиционных транзисторов и повышения частот обработки данных. Новое устройство даёт исследователям инструмент для оценки материалов и продвижения к плазмонным интегральным схемам.

«Электронные устройства: компьютеры, мобильные телефоны, телевизоры и медицинское оборудование – все они работают на транзисторных микросхемах, размеры которых дошли до своего технологического предела, – комментирует Василий Герасимов. – Элементы меньше 15 нанометров уже не могут корректно использоваться из-за квантовых эффектов, также сильно растет их энергопотребление. Если мы хотим повысить частоту обработки данных, к чему все и стремятся, то нам просто необходимо использовать другие подходы. Например, работая на стыке фотоники и плазмоники. Возможности двух этих взаимодополняющих областей оптоэлектроники позволяют переводить фотоны – оптические сигналы – из объемной геометрии в планарную, то есть поверхностную, в те самые плазмон-поляритоны».

Младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Валерия Кукотенко (на фото) добавляет, что создание и непрерывное улучшение оптического устройство велось в течение трех лет. Сделанное достижение пригодится при конструировании плазмонных интегральных схем, в частности, на основе графена или углеродных нанотрубок, и расчета вертикальных габаритов их элементов. Оборудование дает возможность работать даже с исключительно тонкими (порядка сотен нанометров) материалами.

Результаты исследования опубликованы в Plasmonics (Springer Nature).

Читайте также

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

ИИ OpenAI заявил о решении одной из семи задач тысячелетия

ИИ OpenAI заявил о решении одной из семи задач тысячелетия

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Меркурий сжимается быстрее, чем считали ученые

Меркурий сжимается быстрее, чем считали ученые