Плазмонный графеновый чип

30.06.2013

Физики из Массачусетского технологического института создали электронную схему, которая позволяет управлять плазмонными волнами с помощью комбинации графена и ферроэлектрических материалов. Эксперименты ученых показали принципиальную возможность создания вычислительных устройств с очень высокими рабочими частотами и при этом имеющих еще большую степень миниатюризации, чем современные компьютерные чипы.

Фундаментальный принцип работы устройства основан на использовании плазмонов: псевдочастиц, которыми физики описывают поведение плазмы. Под плазмой в контексте данной работы понимается не раскаленный ионизированный газ, а рассредоточенные в графене носители заряда, которые достаточно точно можно описать как совокупность заряженных частиц электронного газа. В этом электронном газе, в свою очередь, возникают колебания, которые несут определенную энергию. Энергия колебаний в полном соответствии с законами квантовой механики квантуется и именно квант таких колебаний называют плазмоном.

Плазмоны играют важную роль в физике твердого тела, так как позволяют, например, предсказать и рассчитать оптические свойства веществ. Но группу исследователей из MIT заинтересовало не это, а возможность управления плазмонами, то есть возможность направлять плазмонные волны в нужное место. Такое управление важно не только потому, что оно лишний раз подвергнет проверке теоретические модели, но еще и потому, что плазмонные волны могут иметь намного большую частоту, чем электромагнитные колебания в используемой сегодня электронной технике. Если типичный центральный процессор работает на частотах от сотен мегагерц до нескольких гигагерц, то плазмонные волны в опытах ученых показали принципиальную возможность достижения отметки в несколько терагерц, несколько тысяч гигагерц.

Как сообщают исследователи, они смогли управлять плазмонами за счет комбинации двух материалов, графена и ферроэлектриков. Графен представляет собой плоский лист толщиной в один атом углерода, а ферроэлектриками или сегнетоэлектриками называются вещества, способные электризовываться под действием электрического поля и сохранять заряд после того, как внешнее поле снято. Разместив графеновый лист между двумя пластинками ниобата лития физики смогли направить плазмонные волны в требуемом направлении после того, как сформировали из заряженных участков ферроэлектрика границы волновода.

Опыты показали, что между такими волноводами расстояние может быть не больше 20 нанометров и при этом плазмонные колебания не будут искажать друг друга. Исследователи считают, что их работа открывает путь хоть и не к промышленной реализации метода, то как минимум к продолжению экспериментов с графеном и ферроэлектриками. Одним из возможных приложений ученые называют оптоэлектронные устройства, в которых свет вызывает плазмонные колебания: предварительные оценки говорят в пользу того, что они будут намного более компактны, чем современные преобразователи такого рода. Кроме того, разработка может помочь в создании быстрых систем записи и считывания информации из ферроэлектрических запоминающих устройств: теоретически скорость работы может превысить текущие показатели в тысячи раз.

<< Назад: Смартфон Fujitsu Arrows A 202F 30.06.2013

>> Вперед: Для диагностики достаточно одной капли крови 29.06.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Летающая электростанция S2000 07.03.2026

Развитие возобновляемой энергетики заставляет инженеров искать новые способы использования природных ресурсов. Одним из самых перспективных направлений остается ветровая энергия, однако традиционные наземные турбины имеют ряд ограничений. Их мощность зависит от условий у поверхности земли, а для установки таких установок требуется значительное пространство. Поэтому исследователи все чаще обращают внимание на более высокие слои атмосферы, где воздушные потоки значительно сильнее и стабильнее. Именно эту идею воплощает экспериментальная система S2000 - первая в мире летающая электростанция, предназначенная для выработки электроэнергии на большой высоте. Недавно в китайской провинции Сычуань был зафиксирован подъем необычного аппарата, внешне напоминающего дирижабль из научно-фантастических фильмов. На самом деле это высокотехнологичная энергетическая установка, способная улавливать энергию ветра примерно на высоте двух километров. Испытания проводились в городе Ибинь. Там инженеры ...>>

Газированная вода помогает поддерживать концентрацию геймеров 06.03.2026

Современный киберспорт требует от игроков не только быстрой реакции, но и способности долго сохранять высокий уровень концентрации. Во время продолжительных игровых сессий мозг испытывает значительную когнитивную нагрузку, что со временем приводит к утомлению и снижению точности принимаемых решений. Поэтому исследователи все чаще изучают способы поддержания внимания без использования сильных стимуляторов, таких как кофеин или сахар. Как выяснила команда ученызх в составе Шиона Такахаши, Ватара Косуги, Сейичи Мизуно и Такаши Мацуи, неожиданным помощником в поддержании концентрации может оказаться обычная несладкая газированная вода. Результаты их исследования показали, что сильно карбонизированная вода способна помогать геймерам сохранять ментальный фокус во время длительных игровых сессий. Примерно через три часа непрерывной игры у многих участников начинает проявляться так называемая когнитивная усталость. Она выражается в замедлении реакции, снижении точности решений и общем ос ...>>

Портативная клавиатура Keychron 06.03.2026

Компания Keychron представила новую компактную клавиатуру Keychron B11 Pro, которая складывается пополам и благодаря этому занимает минимум места при транспортировке. В сложенном состоянии устройство без труда помещается в сумке, что делает его удобным аксессуаром для мобильной работы. При этом разработчики постарались сохранить полноценный комфорт набора текста, характерный для более крупных клавиатур. Особенностью устройства стала так называемая плоская компоновка Alice. В отличие от традиционных прямых клавиатур, в этой конструкции блоки клавиш слегка разделены и развернуты под небольшим углом. Такое расположение позволяет рукам занимать более естественное положение во время набора текста, благодаря чему уменьшается нагрузка на запястья при продолжительной работе. При этом раскладка остается привычной, поэтому пользователям не требуется долго привыкать к новому устройству. Клавиатура совместима с операционными системами MacOS, Windows и Linux. Инженеры предусмотрели оригинальн ...>>

Разная динамика старения братьев и сестер 05.03.2026

Вопрос о том, почему люди стареют с разной скоростью, давно интересует ученых. Одни сохраняют здоровье и активность до глубокой старости, тогда как у других возрастные изменения проявляются значительно раньше. Особенно любопытной эта проблема становится, когда речь идет о родных братьях и сестрах, которые имеют схожую наследственность и выросли в одной семье, но со временем начинают заметно отличаться по состоянию здоровья и темпам старения. Исследования немецких ученых показывают, что даже близкие родственники могут стареть по-разному, и объясняется это не только различиями в образе жизни. По их оценкам, примерно 55% процессов старения определяется наследственными факторами. Остальная часть зависит от внешних условий, включая питание, уровень физической активности, степень стресса и общие условия жизни. Особенно показателен пример однояйцевых близнецов, генетический набор которых почти полностью совпадает. Несмотря на это, если такие люди живут в разных условиях, их биологически ...>>

Случайная новость из Архива Водонепроницаемая гарнитура Jaybird X4 31.08.2018 Компания Jaybird анонсировала беспроводную гарнитуру Jaybird X4, которая получила водонепроницаемое исполнение. Соответствие степени защиты IPX7 говорит о том, что с наушниками ничего не произойдет, даже если они упадут в воду и проведут там несколько минут. То есть такие вещи, как пот, дождь или прием душа им совершенно не страшны. Jaybird X4 получили возможность более плотно зафиксировать гарнитуру на шее при помощи соответствующего фиксатора. Гарнитура заряжается при помощи магнитного крепежа, время работы достигает 8 часов. На соединяющем наушники проводе находится блок управления для управления громкостью, воспроизведением музыки и ответа на входящие звонки. Jaybird X4 поступит в продажу в сентябре по цене 130 долларов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026