Вчені кажуть, що вони уповільнили світло

Кремнієва фотоніка обіцяє знизити споживання та збільшити продуктивність комп’ютерів. Щоб відмовитися від потоку електронів і перейти на фотони, необхідно тим чи іншим способом гармонізувати взаємодію фотонів з матеріалами чіпів та розробити безліч нових способів керування ними. Але для початку необхідно збільшити щільність енергії «світла», для чого його уповільнюють з мінімальними втратами, що вдалося вченим із Китаю.

В одному з останніх номерів журналу Nano Letters група дослідників з Шеньчженьського інституту передових технологій при Академії наук Китаю повідомила, що вона створила метаматеріал, який зміг уповільнити світло у 10 000 разів із втратами на рівні 20 % порівняно з попередніми спробами. Це означає, що світло по чіпу (каналу) поширюється з меншим поглинанням та низьким розсіюванням. Подібне в рази збільшує енергоефективність і знижує тепловиділення, тоді як зростання щільності енергії у зв’язку з ефектом уповільнення світла дає в руки важелі, що відчутно контролюють світловий сигнал — з цим вже можна працювати в прикладних завданнях, кажуть дослідники.

Досягти такого результату вчені змогли за допомогою особливим чином структурованої поверхні. На ній у вигляді періодичної гратчастої структури були послідовно розміщені 100-нм кремнієві диски. Вони грали роль резонаторів, які змінювали амплітуди та фази вхідного сигналу. При цьому важливою властивістю метаматеріалу стала здатність «виштовхувати» фотони зсередини матеріалу до поверхні, за рахунок чого поглинання майже не було. Крім того, розсіяні в процесі одиночні фотони знову прямували в потрібному руслі за допомогою сусідніх структур, що також знижувало втрати і дозволяло повніше використовувати світло (сигнал).

«Використовуючи технологію метаповерхні, фотонні чіпи можуть бути тонкими, як наклейки чи будівельні блоки, які дозволять функціонально укладати їх один на одного, – кажуть розробники. — Використовуючи ефект уповільненого світла, продуктивність може бути значно покращена».