Trots den utbredda användningen av optiska kommunikationslinjer med transceivrar och lasrar förblir helt optisk databehandling en noga bevarad hemlighet. En ny studie av ett team av forskare från Ryssland och Storbritannien kommer att hjälpa till att gå vidare på denna väg. ett av de grundläggande mysterierna för den starka växelverkan mellan ljus och organiska molekyler.
Organiska ämnen har intresserat forskare av en anledning. Utvecklingen av jordlevande organismer är oupplösligt kopplad till interaktion med ljus. Och kopplade väldigt starkt! Kunskap om de grundläggande lagarna för dessa anslutningar kommer att bidra till stora framsteg i utvecklingen av elektronik baserad på organiska material. Lysdioder, lasrar och de allt mer populära OLED-skärmarna är bara några av de branscher som skulle kunna accelerera sin tillväxt med ny kunskap.
Ett genombrott för att förstå fenomenet med stark interaktion mellan ljus och organiska molekyler gjordes av ett team av forskare från Skoltech Hybrid Photonics Laboratory och University of Sheffield (UK). Principerna för stark koppling erbjuder unika möjligheter för helt optisk informationsbehandling utan den betydande förlusten av signalhastighet och energi vid omvandling till ström, som sker idag. Denna studie är föremål för en artikel i Nature Communications Physics (text på engelska finns fritt tillgänglig på ).
Som med tidigare studier av ljusets (fotoner) starka interaktioner med materia, studerade forskarna "blandningen" av fotoner med elektronisk excitation av molekyler, eller excitoner. Interaktionen mellan fotoner och kvasipartiklar - excitoner - leder till uppkomsten av andra kvasipartiklar - polaritoner. Polaritoner kombinerar ljusets höga hastighet och materiens elektroniska egenskaper. Enkelt uttryckt är fotonen så att säga materialiserad och får egenskaper nära elektronens. Redan med detta !
Baserat på polariton är det möjligt att skapa en fungerande transistor och i framtiden en processor. En sådan dator kommer inte att kräva emitterande och fotokonverterande sensorer, som har låg effektivitet och låg prestanda, och teamet från Skoltech har idag satt stopp för mysteriet med polariton-interaktioner.
”Det är känt från experiment att när polaritoner kondenserar i organiskt material sker en kraftig förändring i spektrala egenskaper, och denna förändring leder alltid till en ökning av frekvensen av polaritoner. Detta är en indikator på olinjära processer som sker i systemet, precis som till exempel färgförändringen på en metall när den värms upp.”
Gruppen analyserade experimentella data och fastställde nyckelberoendena för polaritonfrekvensförskjutningen på de viktigaste parametrarna för ljusets interaktion med organiska molekyler. För första gången har ett starkt inflytande av energiöverföring mellan närliggande molekyler på polaritonernas olinjära egenskaper upptäckts. Detta avslöjade drivkraften bakom polaritoner. Genom att känna till mekanismens natur är det möjligt att utveckla teorin och bekräfta den med praktiska experiment, till exempel att koppla flera polaritonkondensat till en enda krets för att bygga polaritonprocessorer.
Källa: 3dnews.ru