Az adó-vevőkkel és lézerekkel ellátott optikai kommunikációs vonalak széles körben elterjedt használata ellenére a teljesen optikai adatfeldolgozás továbbra is szigorúan őrzött rejtély marad. Egy orosz és nagy-britanniai tudóscsoport új tanulmánya segít ezen az úton haladni. a fény és a szerves molekulák közötti erős kölcsönhatás egyik alapvető titka.
A szerves anyagok okkal érdekelték a tudósokat. A szárazföldi élőlények evolúciója elválaszthatatlanul kapcsolódik a fénnyel való kölcsönhatáshoz. És nagyon erősen kapcsolódik! Ezen kapcsolatok alapvető törvényeinek ismerete nagy előrelépést tesz lehetővé a szerves anyagokon alapuló elektronika fejlesztésében. A LED-ek, lézerek és az egyre népszerűbb OLED képernyők csak néhány az iparágak közül, amelyek új ismeretekkel felgyorsíthatják növekedésüket.
A Skoltech Hybrid Photonics Laboratory és a University of Sheffield (Egyesült Királyság) tudóscsoportja áttörést ért el a fény és a szerves molekulák közötti erős kölcsönhatás jelenségeinek megértésében. Az erős csatolás elvei egyedülálló lehetőségeket kínálnak a teljesen optikai információfeldolgozáshoz anélkül, hogy jelentős jelsebesség- és energiaveszteséget okoznának árammá alakításkor, ami manapság előfordul. Ez a tanulmány a Nature Communications Physics című folyóiratban megjelent cikk témája (az angol nyelvű szöveg szabadon elérhető a következő címen: ).
A fény (fotonok) anyaggal való erős kölcsönhatásának korábbi tanulmányaihoz hasonlóan a tudósok a fotonok „keveredését” vizsgálták molekulák vagy excitonok elektronikus gerjesztésével. A fotonok kölcsönhatása kvázi részecskékkel – excitonokkal – más kvázirészecskék – polaritonok – megjelenéséhez vezet. A polaritonok egyesítik a nagy fényterjedési sebességet és az anyag elektronikus tulajdonságait. Egyszerűen fogalmazva, a foton mintegy materializálódik, és az elektron tulajdonságaihoz közeli tulajdonságokat szerez. Ezzel már !
A polariton alapján lehetséges működő tranzisztor és a jövőben processzor létrehozása. Egy ilyen számítógép nem igényel kibocsátó és fotokonvertáló érzékelőket, amelyek alacsony hatásfokkal és alacsony teljesítménnyel rendelkeznek, és a Skoltech csapata a mai napon véget vetett a polariton kölcsönhatások rejtélyének.
„Kísérletekből ismert, hogy amikor a polaritonok a szerves anyagokban kondenzálódnak, a spektrális tulajdonságok éles eltolódása következik be, és ez az eltolódás mindig a polaritonok gyakoriságának növekedéséhez vezet. Ez a rendszerben végbemenő nemlineáris folyamatok jelzője, csakúgy, mint például a fém színének megváltozása a felmelegedés során.”
A csoport a kísérleti adatokat elemezve megállapította a polariton frekvencia-eltolódás kulcsfontosságú függőségét a fény és a szerves molekulák kölcsönhatásának legfontosabb paramétereitől. Először fedezték fel a szomszédos molekulák közötti energiaátvitel erős hatását a polaritonok nemlineáris tulajdonságaira. Ez feltárta a polaritonok mozgatórugóját. A mechanizmus természetének ismeretében lehetőség nyílik az elmélet kidolgozására és gyakorlati kísérletekkel való megerősítésére, például több polariton kondenzátum egyetlen áramkörbe történő összekapcsolásával polariton processzorok építésére.
Forrás: 3dnews.ru