انتقال موج میان نانوذرات با کمترین مصرف انرژی

یک تیم تحقیقاتی از آلمان و آمریکا نشان دادند که چگونه از ترکیب نانوذرات نقره و طلا می‌توان برای توسعه سامانه‌های محاسباتی پیشرفته استفاده کرد.

کد خبر: ۶۱۲۳۳۰

شنبه - ۲۰ خرداد ۱۳۹۶ / June 10, 2017

اخبار دانشگاهی را از «کانال اخبار دانشگاهی SNN.ir» دنبال کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ یک تیم تحقیقاتی از آلمان و آمریکا نشان دادند که چگونه از ترکیب نانوذرات نقره و طلا می‌توان برای توسعه سامانه‌های محاسباتی پیشرفته استفاده کرد. این نانوذرات می‌توانند با کمترین انرژی، انتقال موج را برای انجام محاسبات انجام دهند.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه لودیگ ماکسیمیلیانس با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه اوهایو مقاله‌ای به چاپ رساندند که در آن نشان داده شده‌است که چگونه نانوذرات نقره می‌توانند به شدت مصرف انرژی را در سامانه‌های کامپیوتری پیشرفته نوری کاهش دهند.

کاهش ابعاد کامپیوتر و افزایش سرعت آن را می‌توان از اولویت‌های توسعه کامپیوترها دانست که یکی از راهبردهای پیشنهادی، جایگزینی فوتون به جای الکترون است. برای چنین شرایطی شبکه‌ای موسوم به شبکه الیاف-اپتیک پیشنهاد شده‌است.

این شبکه از سیم‌هایی که قطری در مقیاس میکرونی دارند، تشکیل شده‌ و به امواج یک میکرونی نور اجازه می‌دهد تا از آن عبور کنند. فوتون‌ها بار ندارند، اما الکترون دارای بار منفی است. با این حال فوتون‌ها می‌توانند به ذرات مغناطیسی یا ذرات باردار نیروی الکتریکی یا مغناطیسی اعمال کنند.

برای ساخت چنین سامانه‌هایی که قرار است به شکل نانوتراشه یا میکروتراشه درآیند، باید از سیستم متفاوتی مبتنی بر فوتون استفاده شود. نوسانات پلاسمون دارای قدرت تفکیک مناسب برای ایجاد سیگنال نوری در چنین سامانه‌هایی است.

برای آزمودن این تئوری، محققان فوتون‌ها را مستقیم به الکترون موجود در ابر محاط کننده نانوذرات طلا اعمال کردند تا آن را به نوسان وادارد. این نوسانات امواجی ایجاد می‌کنند که با سرعتی در حدود ۱۰ درصد سرعت نور به حرکت در می‌آیند.

زمانی که میدان الکتریکی یا مغناطیسی اعمال می‌شود، فوتون‌ها از محیط انرژی گرفته و به تولید موج ادامه می‌دهند. چنین نرخ ساخته شدن امواج با قرار دادن نانوذره نقره میان دو نانوذره طلا مورد آزمایش قرار گرفت.

برای اطمینان از محل دقیق نانوذرات، این گروه تحقیقاتی از اوریگامی DNA استفاده کردند. آنها با این روش دریافتند که جفت شدن پلاسمونیک قوی میان نانوذرات اتفاق می‌افتد. این جفت شدن با انرژی ذره نقره مراقبت می‌شود.

محققان دریافتند که هدر رفت انرژی در این فرآیند بسیار کم بوده و انرژی به شکل موفقیت‌آمیزی میان دو نقطه داغ منتقل می‌شود.

از این پدیده می‌توان در ابرکامپیوترهای آینده برای افزایش سرعت و در عین حال کاهش ابعاد کامپیوترها استفاده کرد.