Открытие физиков из МФТИ может ускорить компьютеры в 10 раз

Физики из московского Физтеха научнились использовать "частицо-волны" света для передачи информации в миниатюрных кремниевых чипах, что позволит создать первые световые компьютеры в ближайшем будущем, чья скорость будет в десятки раз выше, чем у их классических электронных аналогов.

 

© Fotolia/ kasto

МОСКВА, 5 авг – РИА Новости. Российские физики научились использовать "частицо-волны" света для передачи информации в миниатюрных кремниевых чипах, что позволит создать первые световые компьютеры в ближайшем будущем, чья скорость будет в десятки раз выше, чем у современных аналогов, говорится в статье, опубликованной в журнале Optics Express.

 "Поверхностные поляритоны достаточно давно считались одним из кандидатов на роль главного переносчика информации в оптических сетях, однако проблема заключалась в том, что сигнал быстро гас, распространяясь по плазмонным световодам. Мы очень близко подошли к решению этой проблемы, и наш подход открывает путь к разработке высокоскоростных оптоэлектронных чипов", — рассказывает Дмитрий Федянин из Московского физико-технического института в Долгопрудном.
 

© Svintsov et al./Supercomputingonline.com
Схема плазмонного световода, созданного физиками из Физтеха
Федянин и его коллеги сделали большой шаг к переходу от обычных электронных гаджетов к их футуристическим световым аналогам, научившись "сжимать" свет при помощи так называемых плазмонных резонаторов и рождающихся на их поверхности необычных частиц – поляритонов.

 
Поляритоны представляют собой одну из относительно недавно созданных виртуальных частиц, которая, как и фотон, одновременно ведет себя как волна и как частица. Он состоит из трех компонентов — оптического резонатора (набора из двух зеркал-отражателей), заточенной между ними световой волны и квантового колодца – атома и вращающегося вокруг него электрона, который периодически поглощает и испускает квант света.
 
Поверхностные поляритоны, как объясняет Федянин, позволяет решить ключевую проблему оптоэлектроники – невозможность миниатюризации некоторых ключевых компонентов световых компьютеров.
 
Дело в том, что их размеры не могут быть меньше 200 нанометров для видимого света и около 500 нанометров для инфракрасного излучения из-за явления дифракции света — огибания волнами света препятствий, имеющих размеры менее половины длины световой волны. Для сравнения, размеры транзисторов и проводников в современных чипах составляют десятки и единицы нанометров.
Поляритоны, по словам Федянина, позволяют преодолевать этот предел, так как в таком случае внутри чипа будет двигаться не свет, а коллективные колебания электронов, порождаемые в плазмонных резонаторах. Проблема заключается в том, что при достаточно миниатюрных размерах подобные резонаторы начинают греться еще сильнее, чем это делают транзисторы в обычных кремниевых чипах, что делает подобную замену по сути бессмысленной.
 Эти потери энергии в виде тепла приводят к тому, что колебания плазмонов очень быстро затухают без внешней поддержки. Физики из МФТИ разработали такой метод поддержки этих плазмонов при помощи слабых импульсов тока, который позволяет им проходить от одного конца чипа до его противоположной оконечности без потери сигнала.
 Секретом этого успеха стало то, что российские ученые вставили тонкий слой диэлектрика между резонаторами из наночастиц золота и полупроводниковой "шиной", через которую шел ток, поддерживающий колебания плазмонов. Подобное техническое решение почти обнулило токи утечки, резко снизило тепловыделение и сделало возможным использование плазмонных поверхностных поляритонов в оптоэлектронике, заключают физики.


РИА Новости 

Лунные дома из камня и… мочи

Не только туалетная бумага может быть важным и ценным продуктом. Иногда даже субстанция, для одной из которых эта туалетная бумага предназначена, может раскрыть свой совершенно немыслимый потенциал. Самое новое и невероятное применение: лунный бетон из мочи астронавтов.

Ученые рассматривают разные варианты материалов для строительства баз на Луне и других планетах. © ESA, Foster and Partners

Строительство лунной базы - это настоящий логистический кошмар: транспортировка десятков тысяч тонн бетона на Луну громоздка и чрезвычайно дорога - каждый килограмм материала обойдется чуть менее чем в 20 000 евро.

А это значит, что значительно выгоднее изготавливать строительное вещество прямо на месте стройки. Камней на Луне имеется предостаточно. Из них могут быть получены геополимеры неорганических материалов, которые характеризуются особой стабильностью и долговечностью и, таким образом, представляют собой идеальный базовый материал. К сожалению, на Луне имеется явный дефицит воды, и поэтому ситуация выглядит не такой уж и перспективной - отсутствует пластификатор. И вот теперь команда ученых из ESA под руководством Шимы Пилехвар, похоже, нашла для этих целей подходящее, обильное и постоянно возобновляемое сырье. В специальном журнале Journal of Cleaner Production они опубликовали результаты своих экспериментов с мочевиной (лат. Urea), важным компонентом человеческой мочи.

Мочевина способна расщеплять молекулы водорода и снижать вязкость жидкостей - короче говоря: она позволить им даже при низком потреблении воды течь менее вязко. Исследователи в лабораторных условиях проверили, насколько хорошо это работает применительно к строительным материалам. В отсутствие настоящих лунных камней они использовали искусственный полимер, разработанный Европейским космическим агентством ESA, часть которого они смешали с мочевиной, а часть с другими пластификаторами. Из этой смеси с использованием 3D-печати были изготовлены небольшие цилиндры, и различные слои были наложены друг на друга (см. фото). Такой способ был выбран потому, что будущая лунная среда обитания людей также должна быть создана с помощью такой трехмерной печати, чтобы минимизировать участие человека в строительных работах и, таким образом, снизить опасность для космонавтов.

Образцы лунного бетона. Используя 3-D принтер, исследователи напечатали и сравнили несколько слоев лунного бетона. Оба образца содержат три процента пластификатора: мочевину (слева) и наиболее распространенный пластификатор нафталин (справа). © Shima Pilehvar et al. / Journal of Cleaner Production

По сравнению с обычными пластификаторами, такими как нафталин и поликарбоксилат, мочевинный бетон хорошо показал себя во всех нагрузочных испытаниях. Оказалось, что маленькие цилиндры смогли не только выдержать килограмм веса без деформации; прохождение нескольких циклов замораживания и оттаивания сделало их еще прочнее. Пилевар и ее команда собираются на следующем этапе исследовать более экстремальные колебания температуры, а также продолжить исследования в новом направлении: Насколько хорошо мочевинный бетон справится со своими задачами в вакууме? Сможет ли он защитить обитателей базы от метеоритных дождей и космического излучения? Также остается пока открытым вопрос о том, как будет мочевина извлекаться из мочи, и необходимо ли это вообще, потому что, возможно, и другие компоненты мочи, особенно вода, также могут способствовать стабильности новой лунной базы. Так что вполне вероятно, что будущие астронавты будут мочиться с пониманием того, что это поможет расширить их жизненное пространство на Луне.

ESA и "Роскосмос" перенесли запуск миссии "ExoMars" на два года

Загружается...

Картина дня

))}
Loading...
наверх