وقتی نور جای الكتریسیته را می گیرد!
به گزارش نیو وبلاگ پژوهشگران ˮدانشگاه استنفوردˮ تلاش دارند برای افزایش سرعت كامپیوتر ها، نوعی دیود عرضه كنند كه در آن به جای الكتریسیته از نور استفاده می شود.
به گزارش نیو وبلاگ به نقل از ایسنا و به نقل از وب سایت رسمی دانشگاه استنفورد، پژوهشگران تلاش دارند نوعی دیود در مقیاس نانو طراحی نمایند كه بتواند امكان دستیابی به كامپیوتر های سریع تر و كارآمدتر را فراهم آورد و همینطور به جای الكتریسیته، نور را به كار ببرد.
شاید آینده پردازش اطلاعات، بیشتر از الكتریسیته به نور وابسته باشد. "مارك لارنس"(Mark Lawrence)، پژوهشگر مهندسی و علوم مواد دانشگاه استنفورد، گامی دیگر به سمت این آینده برداشته است. لارنس و گروهش، طرحی برای یك دیود فوتونی عرضه كرده اند كه می توان امكان جریان یافتن نور را در یك جهت فراهم آورد و برخلاف دیودهای دیگر، آنقدر كوچك است كه در تجهیزات الكترونیكی جای می گیرد. هدف لارنس، طراحی ساختارهای كوچكتر از اندازه میكروسكوپی بود.
"جنیفر دیون"(Jennifer Dionne)، استادیار مهندسی و علوم مواد دانشگاه استنفورد اظهار داشت: دیودها در تجهیزات الكترونیكی جدیدی مانند لامپ های LED و سلول های خورشیدی، همیشه وجود دارند و به مدارهایی برای محاسبات و ارتباط مجهز هستند. در اختیار داشتن دیودهای فوتونی كارآمد، نقش مهمی در رسیدن به نسل آینده فناوری های مربوط به محاسبات، ارتباط و حتی مصرف انرژی خواهد داشت.
دیون و لارنس برای رسیدن به این هدف، یك دیود فوتونی جدید طراحی كردند و آنرا با شبیه سازی ها و محاسبات كامپیوتری مورد بررسی قرار داده اند. آنها نانوساختارهایی هم ایجاد كردند كه از ذرات میكروسكوپی هم كوچكتر هستند و امیدوارند آنها را به مرحله تولید برسانند.
لارنس اضافه كرد: یكی از اهداف ما این است كه یك كامپیوتر تمام نوری داشته باشیم كه در آن، الكتریسیته جای خویش را به صورت كامل به نور می دهد و فوتون ها، همه كار پردازش اطلاعات را انجام می دهند. افزایش سرعت و پهنای باند نور می تواند راهكارهای دقیق تری برای بعضی از دشوارترین مشكلات علمی، ریاضی و اقتصادی عرضه نماید.
چرخش نور، شكستن قوانین
چالش های اصلی در مورد یك دیود مبتنی بر نور، در دو گروه قرار می گیرند. اولین مورد این است كه نور باید از میان یك شیء به سمت جلو حركت نماید و هیچ بخش متحرك دیگری وجود ندارد كه بتواند آنرا به عقب بازگرداند؛ در نتیجه برای قرار دادن نور در یك جهت، باید از مواد جدیدی استفاده گردد و دوم این كه مدیریت كردن نور، بسیار دشوارتر از الكتریسیته است.
لارنس افزود: حركت نور در یك جهت، مانند قرار گرفتن یك پیاده روی متحرك میان دو در است. پیاده رو در این مثال، نقش دامنه مغناطیسی را دارد. حتی اگر فردی بخواهد به سمت عقب حركت نماید و به طرف در برود، پیاده روی متحرك مانع این كار خواهد شد.
دیودها برای تولید چرخش كافی قطبش نور، باید نسبتا بزرگ باشند؛ آن قدر بزرگ كه در كامپیوتر ها یا تلفن های همراه هوشمند به كار روند. دیون و لارنس تلاش كردند تا جایگزینی عرضه كنند و راهی پیدا كنند تا بتوان برای تولید چرخش، به جای دامنه مغناطیسی از پرتو نور بهره برد.
پژوهشگران برای عرضه ساختارهای كوچك و كارآمد، تلاش كردند تا نور را در نانوساختارهایی موسوم به "متاسطح"(metasurface) به كار ببرند. آنها صفحات سیلیكونی مافوق باریكی طراحی كردند كه می توان از آنها برای محبوس كردن نور بهره برد.
نور در رایانه
پژوهشگران باور دارند كه این ایده ها، بر پیشرفت كامپیوتر های شبیه به مغز انسان موسوم به "رایانه های نورومورفیك"(neuromorphic computers) هم موثر خواهند بود. رسیدن به این هدف، در گرو پیشرفت بیشتر عناصر مبتنی بر نور است.
دیون اضافه كرد: ابزار نانوفوتونیك ما می توانند امكان تقلید نحوه محاسبات نورون ها را فراهم نمایند و با تقیلد از اتصالات و كارایی مغز، به محاسبات سرعت ببخشند.
لارنس افزود: ما می توانیم این ایده را در حوزه های بسیاری به كار ببریم و شاید روزی بتوانیم یك تراشه نوری را بر طبق این ایده عرضه دهیم كه بتوان از آن در همه تجهیزات الكترونیكی بهره برد.
این پژوهش، در مجله "Nature Communications" به چاپ رسید.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب