Российские ученые создали оптический транзистор из одной наночастицы

Исследователи из Университета ИТМО (Санкт-Петербург) смогли создать сверхбыстрый оптический транзистор всего лишь из одной кремниевой наночастицы. Результаты работы в дальнейшем могут использоваться при разработке оптических компьютеров.

Производительность современных компьютеров во многом ограничена временем переключения транзистора: оно составляет около 0,1—1 наносекунды (наносекунда — 10​−9​​ секунды). Современное развитие оптических компьютеров невозможно без создания сверхбыстрого оптического транзистора, миниатюрного устройства, которое будет управлять прохождением полезного светового сигнала за счет внешнего управляющего сигнала в пределах нескольких пикосекунд (одна пикосекунда — 10​−12​​ секунды).

Ученые из лаборатории нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО впервые смоделировали данный транзистор, который состоит всего лишь из одной кремниевой наночастицы. Результаты работы опубликованы в журнале Nano Letters, а кратко о них сообщает пресс-служба университета.

Ученые выяснили, что возможно радикально менять свойства кремниевых наночастиц, облучая их интенсивными сверхкороткими импульсами лазера. Под воздействием излучения внутри частицы формируется плотная и быстро релаксирующая электронно-дырочная плазма, наличие которой сильно меняет диэлектрическую проницаемость кремния на несколько пикосекунд. Это изменение в структуре наночастицы позволяет управлять направленностью рассеянного частицей падающего света. Так, в зависимости от мощности управляющего лазерного импульса наночастица может перестать рассеивать свет назад и начать рассеивать его вперед, выполняя таким образом функцию оптического переключателя.

Ранее ученые уже пытались создать оптические нанотранзисторы, управляя поглощением наночастиц. Но этот подход, по словам авторов новой работы, себя не оправдал.

Стандартный полупроводниковый транзистор является одним из основных строительных блоков современных электронных устройств. Его разработка в 1947 году ознаменовала начало цифровой революции, а изобретатели Уильям Брэдфорд Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн были удостоены Нобелевской премией 1956 года.

Источник: «Чердак»