Cоздан сверхэкономичный преобразователь света на базе графена


Американские и сингапурские физики создали экспериментальный прототип устройства на основе графена, способного манипулировать свойствами света, в том числе превращать его в микроволновое излучение, и при этом потреблять в 50 раз меньше энергии, чем его кремниевые аналоги, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.

«Демонстрация экономности нашего графен-кремниевого фотонного чипа является важным шагом на пути создания полностью оптических электронных приборов, необходимых для улучшения скорости и эффективности обмена данными. И к тому же, нам было крайне интересно изучить «магические» свойства графена – его уникальную электропроводность и то, как графен может усилить оптическую нелинейность — свойство материала, необходимое для создания оптических «переключателей» и цифровой памяти», – пояснил Тин-и Гу (Tingyi Gu) из Колумбийского университета в Нью-Йорке (США).

Пленка графена и фотонный кристалл из кремния преобразуют свет инфракрасного лазера. Рисунок художника

Гу и его коллеги изучали оптические свойства тонких пленок графена, соединенных с фотонными кристаллами из кремния.

Фотонный кристалл представляет собой мозаику из множества наночастиц с разными оптическими свойствами. Такая конструкция превращает его в среду с избирательной оптической проводимостью — волны света определенной длины свободно в нем распространяются, тогда как другие отражаются. Физики используют такие кристаллы для «складывания» отдельных фотонов, их усиления и превращения видимого света в другие виды электромагнитного излучения.

Авторы статьи изготовили фотонный кристалл из кремния — плоскую решетку из кремния, испещренную большим количеством цилиндрических отверстий диаметром в 124 нанометра. Как объясняют ученые, такая конструкция кристалла позволяет ему «складывать» четыре фотона инфракрасного излучения с длиной волны в 1,5 микрометра. Такие волны используются для передачи информации в волоконно-оптической связи.

Затем физики наклеили на кристалл пленку из графена с большим количеством «дефектов» – чужеродных атомов – и осветили устройство при помощи инфракрасного лазера. Оказалось, что такая конструкция меняет свои свойства, в том числе силу испускаемого излучения и параметры преобразования света, в зависимости от интенсивности и длины волны лазера.

Как утверждают Гу и его коллеги, это позволяет гибко управлять свойствами фотонного кристалла и использовать его для создания сложных опто-электронных приборов. Кроме того, графеново-кремниевый «фотонный чип» потребляет примерно в 50 раз меньше энергии входящего излучения на преобразование света по сравнению с лучшими кремниевыми приборами такого рода.

По словам ученых, их изобретение поможет улучшить скорость передачи информации уже в ближайшее время, а в перспективе результаты исследования могут быть использованы при создании оптических вычислительных устройств.

Источник: РИА Новости

Читайте также:
Нанобарабаны из графена стали квантовыми точками
Графен в электронике: сегодня и завтра
Химически модифицированный графен для новой электроники
У графена появился соперник — графин
Новые возможности суперконденсаторов с графеновыми электродами
Графеновые микросхемы толщиной в один атом углерода могут создаваться крупносерийно
Графен можно выращивать дешево
Ученые создали первую в мире графеновую память
Найден способ управления свойствами графена
Графеновый транзистор разогнали до 26 ГГц
Исследователи создали моноокись графена для будущей электроники
Для лучшего охлаждения кристаллов придуман композит меди и графена

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *