Nanoskalige Fiber Optics Connect Computer-Chips

Nanotechnologie Forscher planen nanoskaligen Komponenten zu verwenden, Faseroptik zum Tragen von Daten innerhalb Computern anzupassen. Die Idee ist, Licht zu verwenden, um Daten zwischen Mikroprozessor-Cores heute in einem Computer-Chip und zwischen den einzelnen Chips innerhalb eines Computers, wie Glasfaserkabel überträgt Daten als Licht zwischen großen Telekommunikations Hubs zu tragen.

Mikroprozessoren haben einen oder mehrere Kerne. Mehrere Core-Prozessoren können mehrere mathematische oder logische Berechnungen zur gleichen Zeit laufen. Innerhalb der Mikroprozessorkerne sind Verbindungen zwischen den Komponenten, wie beispielsweise Transistoren.

Nano könnte die aktuelle Technologie, die Daten, die durch Metallleitungen, mit metallischen Kohlenstoff-Nanoröhren sendet, die als Metall besser leiten Strom ersetzen. Wenn Informationen von einem Kern zu einem anderen gesendet wird, würde das ausgehende elektrische Signal umgewandelt werden durch einen Wellenleiter in einen anderen Kern zu beleuchten und Reisen, wo ein Detektor die Daten wieder in elektrische Signale ändern würde.

Diese Methode könnte auch den Stromverbrauch zu senken. Dass Einsparungen tritt auf, da alle Metalldrähte mit einem Widerstand gegen die Bewegung von Elektronen durch sie hindurch aufweisen, so dass einige der Spannung verwendet, um die Elektronen zum Antrieb in Wärme umgewandelt.


Forscher haben Techniken entwickelt, zur Übertragung von Licht, die die Nanostruktur aus kristallinem Material anpassen Wellenleiter zu bilden. Diese Wellenleiter lassen das Licht einer bestimmten Wellenlänge mit fast keinem Verlust an Energie durch das Material zu reisen.

Forscher entwickeln Quellen nanoskaligen Licht, elektrisch angetriebene optische Schalter (auch Modulatoren genannt), Wellenleiter, optische Router und Detektoren elektrischen Daten in optische Daten zu konvertieren, führen Sie es an einen Mikroprozessorkern, und wandeln die optischen Daten wieder in elektrische Daten, so dass der Mikroprozessorkern verarbeiten kann es dann.

Einem nanopartikelbasierten Verfahren zum Erzeugen von Licht, an der Cornell-Universität entwickelt, wird als ein spaser (Oberflächenplasmonverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung). A spaser ähnelt einem Laser. Der Unterschied zwischen einem spaser und einem Laser besteht darin, dass ein Laser einen Hohlraum aufweist, in dem Licht hin und her springt, die Lichtintensität in einem Verfahren ähnlich dem Resonanz zu verstärken.

Diese Methode wird nicht funktionieren sehr gut mit einem Nano-Größe Lichtquelle, deren Größe ein Bruchteil der Wellenlänge des Lichts Sie erzeugen versuchen. A spaser ist viel kleiner als die Wellenlänge des Licht in der Tat, die spaser at Cornell hergestellt ist aus einem 44-nm Teilchendurchmesser, hergestellt und erzeugt Licht mit einer Wellenlänge von 531 nm.

Ein Nanopartikel, die wie ein Laser funktioniert.
Ein Nanopartikel, die wie ein Laser funktioniert.

Wenn man Farbstoffmoleküle in der äußeren Schale des spaser erregen, fügen die Farbstoffmoleküle Elektronen an die Gold-Kern. Diese Elektronen, zusammen mit Elektronen in dem Leitungsband des Gold-Kern, bilden eine Elektronenwolke (genannt Plasmonen).

Diese Wolke schwingt auf der Oberfläche des Gold-Kern mit der gleichen Frequenz wie die Wellenlänge des Lichts, das Sie generieren möchten. Diese oszillierenden Elektronen erzeugen ein elektrisches Feld, das durch die Resonanzschwingung und weitere Elektronen durch die Farbstoffmoleküle geliefert verstärkt wird, bis die spaser einen Lichtimpuls erzeugt.

In einem anderen Ansatz wird die Entwicklung IBM einer Kohlenstoff-Nanoröhren-basierte Laser als Lichtquelle. Kohlenstoff-Nanoröhrchen erzeugen licht- die Wellenlänge dieses Lichts auf den Durchmesser der Nanoröhre abhängt. Entweder wird ein elektrisches Signal oder ein Lichtsignal kann dazu verwendet werden, um eine Nanoröhre zu erhalten Lichterzeugung zu initiieren.

Die Nanoröhrchen liegen zwischen zwei Trägerflächen verspiegelt der Abstand zwischen ihnen ist die Hälfte der Wellenlänge des verwendeten Lichts. Diese Spiegelflächen wirken als Resonanzhohlraum des Lasers, der das Licht von den Nanoröhrchen erzeugt verstärkt.

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