La fibre optique à l'échelle nanométrique connecter puces informatiques

Les chercheurs en nanotechnologie envisagent d'utiliser des composants nanométriques afin d'adapter la fibre optique pour transporter des données dans les ordinateurs. L'idée est d'utiliser la lumière pour transporter les données entre les cœurs de microprocesseurs au sein d'une puce d'ordinateur et entre les puces distinctes au sein d'un ordinateur, comme un câble de fibre optique transporte les données que la lumière entre les grands centres de télécommunications aujourd'hui.

Les microprocesseurs ont un ou plusieurs noyaux. Plusieurs processeurs de base permettent à plusieurs calculs mathématiques ou logiques à exécuter en même temps. Dans les coeurs de microprocesseurs sont des connexions entre les composants, tels que des transistors.

Nano pourrait remplacer la technologie actuelle, qui envoie des données à travers des lignes métalliques, de nanotubes de carbone métalliques, qui conduisent l'électricité mieux que le métal. Lorsque l'information est envoyée à partir d'un noyau à l'autre, le signal électrique sortant serait converti à la lumière et voyager à travers un guide d'onde à un autre noyau, où un détecteur allait changer les données en signaux électriques.

Cette méthode pourrait également réduire la consommation électrique. Cela se produit parce que des économies tous les fils métalliques ont une résistance à la circulation des électrons à travers eux, de sorte que certains de la tension utilisée pour entraîner les électrons est convertie en chaleur.

Les chercheurs ont développé des techniques pour la transmission de la lumière qui personnalisent la nanostructure de matériau cristallin pour former des guides d'ondes. Ces guides permettent à la lumière d'une longueur d'onde particulière de voyager à travers le matériau avec presque aucune perte d'énergie.

Les chercheurs développent des sources de lumière à l'échelle nanométrique, des commutateurs optiques à commande électrique (également appelés modulateurs), guides d'ondes, des routeurs optiques et des détecteurs pour convertir les données électriques en données optiques, l'acheminer vers un noyau de microprocesseur, et de convertir les données optiques en données électriques de telle sorte que le noyau de microprocesseur peut alors traiter.

Une méthode à base de nanoparticules de lumière générant, développé à l'Université Cornell, est appelé spaser (surface plasmon amplification par émission stimulée de rayonnement). Un spaser est semblable à un laser. La différence entre un spaser et un laser est un laser qui a une cavité dans laquelle la lumière rebondit pour amplifier l'intensité lumineuse dans un processus similaire à la résonance.

Cette méthode ne fonctionne pas très bien avec une source de lumière de taille nanométrique, dont la taille est une fraction de la longueur d'onde de la lumière que vous essayez de générer. Un spaser est beaucoup plus petite que la longueur d'onde d'éclairage, en fait, le fait spaser à Cornell est constitué d'un diamètre de particule de 44 nm, et génère de la lumière avec une longueur d'onde de 531 nm.

Une nanoparticule qui fonctionne comme un laser.
Une nanoparticule qui fonctionne comme un laser.

Quand on excite les molécules de colorant dans l'enveloppe extérieure de la spaser, les molécules de colorant à ajouter des électrons du noyau de l'or. Ces électrons, ainsi que des électrons dans la bande de conduction du noyau de l'or, forment un nuage d'électrons (appelé plasmon).

Ce nuage oscille sur la surface du noyau de l'or à la même fréquence que la longueur d'onde de la lumière que vous voulez générer. Ces électrons oscillant génèrent un champ électrique qui est renforcé par l'oscillation de résonance et des électrons supplémentaires fournies par les molécules de colorant jusqu'à ce que la spaser génère une impulsion de lumière.

Dans une autre approche, IBM développe un laser à base de nanotubes de carbone comme source de lumière. Les nanotubes de carbone génèrent éclairage de la longueur d'onde de lumière qui dépend du diamètre du nanotube. Soit un signal électrique ou un signal lumineux peuvent être utilisés pour obtenir un nanotube de lancer génération de lumière.

Les nanotubes sont situés entre deux miroir surfaces- la distance entre eux est la moitié de la longueur d'onde de la lumière utilisée. Ces surfaces agissent comme des miroirs de la cavité de résonance du laser, ce qui amplifie la lumière générée par les nanotubes.


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