Nieuwe ontwikkelingen in excitonics beloven snellere computers

Anonim

Nieuwe ontwikkelingen in excitonics beloven snellere computers

Elektronica

Dario Borghino

2 oktober 2009

2 afbeeldingen

Excitonics zou ons kunnen voorzien van snellere computers en betere communicatiesnelheden - behalve, in dit stadium, is het alleen mogelijk bij zeer lage temperaturen

Een groot deel van het onderzoek van vandaag in elektronica is gericht op het verkrijgen van sneller computergebruik en hogere communicatiesnelheden. Onderzoekers van UC San Diego vormen hierop geen uitzondering en hebben onlangs aangekondigd dat ze opnieuw een belangrijke stap hebben gezet in de richting van op exciton gebaseerde berekening bij kamertemperatuur. Excitonics maakt gebruik van de unieke eigenschappen van excitonen in plaats van de gebruikelijke elektronen en belooft veel snellere prestaties door natuurlijker te interfacen met optische communicatie zoals glasvezel.

De bevindingen werden gepubliceerd in het nummer van het tijdschrift Nature Photonics en vormen een vervolg op het vorige werk van het team over dit onderwerp, waarin ze een op exciton gebaseerd geïntegreerd circuit demonstreerden dat werkte bij 1, 5 K (ongeveer -272). ° C), een temperatuur die alleen kan worden bereikt in gespecialiseerde onderzoekslaboratoria.

Deze keer slaagde het team erin een geïntegreerde schakeling te bouwen die werkte bij temperaturen van 125 K (ongeveer -148 ° C). Hoewel dit nog ver verwijderd is van het algemene idee van warm, is het niettemin een grote stap in de richting van het uiteindelijke doel om op op exciton gebaseerde apparaten bij kamertemperatuur te laten werken. Temperaturen rond de 100 K liggen namelijk binnen het bereik van een veel bredere gemeenschap van onderzoekers, omdat ze gemakkelijk te bereiken zijn met in de handel verkrijgbare vloeibare stikstof.

"Ons doel is om efficiënte apparaten te creëren op basis van excitonen die op kamertemperatuur werken en elektronische apparaten vervangen waar een hoge interconnectiesnelheid belangrijk is, " aldus Leonid Butov, die de onderzoeksinspanningen leidde.

In standaard elektronica is interfacing met optische communicatie enigszins lastig, omdat er een fijn afgestelde zender zoals een LED of een laserdiode voor nodig is om het elektrische signaal om te zetten in fotonen die in een glasvezelkabel kunnen reizen en vervolgens van optisch naar elektrisch .

Excitonics bieden echter een intrinsiek voordeel: wanneer een exciton - een gebonden toestand van een elektron en een elektronisch gat - vervalt, geeft het energie direct vrij als een lichtflits die in een optisch signaal kan worden omgezet, waardoor excitonics een veel snellere en een efficiëntere manier van interfacing met glasvezel.

Onderzoekers zetten nu net hun eerste stappen in dit nieuwe veld en er moet nog veel werk worden verzet om complexe circuits op een standaard pc bij kamertemperatuur te laten draaien, maar het vooruitzicht van efficiënte berekening met behulp van excitonics is zeker aantrekkelijk en iets dat de team is van plan om in de toekomst verder te werken.

Lopend onderzoek, met name bij MIT, houdt ook rekening met het sterke verband tussen excitonen en fotonen om de efficiëntie van zonneceltechnologie te verbeteren, met name door dunnefilm-zonne-concentrators te ontwikkelen met een efficiëntie van meer dan 30 procent.

Excitonics zou ons kunnen voorzien van snellere computers en betere communicatiesnelheden - behalve, in dit stadium, is het alleen mogelijk bij zeer lage temperaturen

Excitonic zou ons kunnen voorzien van snellere computers en communicatiesnelheden. (Foto: Leonid Butov / UCSD)