Гетероструктурные кристаллы помогут создать оптические схемы
Москва, 11:18, 07 Авг 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Китайские ученые создали возможность достичь новых уровней миниатюризации, скорости и обработки данных в оптических квантовых компьютерах, использующих свет для передачи информации. Для этого требуются материалы, способные поглощать и транспортировать фотоны.
В статье Angewandte Chemie специалисты представили новую стратегию создания фотонных гетероструктурных кристаллов с настраиваемыми свойствами, сообщает sciencedaily.com. Использовав кристаллический стержень с полосами, светящимися разными цветами, они создали прототип логических ворот.
Команда, работавшая под руководством Зе Чанга и Сианя Хэ Бу, добилась успеха за счет специально сконструированных металлорганических каркасов (МОК). Эти решетчатые структуры состоят из металлических узлов и органических лиганд. Они содержат клетковидные полости, способные вмещать другие молекулы, как «гостей». В этом случае – часть лиганд, внедренную в решетку так, чтобы она передавала электроны. Такие системы склонны флуоресцировать. Цвет излучения зависит от типа гостя.
Дополнительное преимущество МОК – возникновение кристаллизации при росте слоев на ядрах в одном предпочитаемом направлении. Ученые из Нанкайского университета, Совместного инновационного химического научно-технологического центра Тяньцзиня и Института химических наук Китайской академии наук смогли создать такие стержневидные кристаллы. В процессе формирования они меняли типы гостевых молекул. Получившиеся стержни с бороздками содержали отдельные, по-разному светящиеся домены.
Например, ученые получили стержни, чьи концы поглощают ультрафиолет и светятся сине-зеленым, тогда как центр поглощает видимый зеленый, излучая красный свет. Благодаря прямому контакту энергия может передаваться между доменами. Некоторые сине-зеленые фотоны переходят в центральную часть, вызывая красное свечение. Стержни действуют как проводники света. Независимо от возбужденной области, часть излучения передается по всему элементу.
На основе нового кристалла создан прототип логической микросхемы с 2 «входами» и 2 «выходами» — участками, где свет может храниться (регистрироваться) и генерироваться соответственно. Авторы уверены, что МОК структуры подойдут для оптических микросхем, вроде фотонных диодов, обработчиков сигналов на чипе и оптических логических ворот.
