新光學(xué)超材料為納米尺度上的超快信息傳輸鋪平道路
來自俄羅斯莫斯科大學(xué)的研究人員和來自美國桑迪亞國家實驗室的研究人員，和來自德國席勒大學(xué)的研究人員設(shè)計了一種基于砷化鎵納米材料的超快可調(diào)諧超材料。他們的這項研究發(fā)表在《自然通訊》雜志上。這種新的光學(xué)超材料為納米尺度上的超快信息傳輸鋪平了道路。 MH2OqiCI
~m3V]v(q7
[attachment=77162] t
P At ?
超短脈沖激光調(diào)諧的基于半導(dǎo)體的超材料 yg.\^C
光學(xué)超材料是一種人造的光學(xué)媒介，由于納米結(jié)構(gòu)，其通常具有一些不同尋常的光學(xué)性質(zhì)。近20年來，研究人員設(shè)計了許多超材料作為基礎(chǔ)的設(shè)備，包括隱藏那些對于化學(xué)物質(zhì)等較為敏感的目標(biāo)。然而，在制造過程中，超材料的性能是保持不變的。該小組想出了一種方法，使超材料的性能實現(xiàn)“打開”和“關(guān)閉”，并且這種過程的轉(zhuǎn)變發(fā)生地非常快，超過1000億次每秒。 [k}dES#
FL5 ibg
研究人員通過電子束光刻和隨后的等離子刻蝕，在薄砷化鎵膜中制備了超材料。材料包括半導(dǎo)體納米粒子陣列，從而具有共振集中和“保持”納米光的特性。換句話說，當(dāng)光照射超材料上時，它是“被困”在納米粒子中并與它們更有效地相互作用。 =t ~ +63)
hG< a
超快可調(diào)諧超材料的工作原理在于產(chǎn)生電子-空穴對。在穩(wěn)定狀態(tài)下，超材料是呈反射性質(zhì)的。然后，研究人員用超短激光脈沖照射超材料。它的能量被用來在物質(zhì)中產(chǎn)生電子和電子空位“空穴”。電子和空穴的存在改變了超材料的特性，使其不再反射。在一瞬間，電子和空穴相互相遇消失，超材料再次反射。在這種方式中，這種情況是可能用來實現(xiàn)構(gòu)建光學(xué)邏輯元件，這也打開創(chuàng)建超快光學(xué)計算機的可能性。 :$ +D
2*(
,7WK<0
在2015年，這同一組織曾合作報告了類似的基于硅納米結(jié)構(gòu)的設(shè)備。在他們的新研究中，砷化鎵被用來代替硅，這讓控制光通過超材料中的效率增加了一個數(shù)量級。 wCTcGsw W
^/ULh,w!fP
在未來，這一研究可以實現(xiàn)幾十甚至數(shù)百兆比特每秒的處理速度的信息傳輸裝置。高效率的可調(diào)諧半導(dǎo)體超材料的演示是邁向這一高速信息處理的一個重要的一步。 w 50.gr7
o9DYr[
原文鏈接：https://phys.org/news/2017-05-ultrafast-tunable-semiconductor-metamaterial.html
|