Миллиард переключений в секунду: как новейшая кремниевая пленка обгоняет современные чипы
Специалисты создали первую в мире метаповерхность, свойства которой можно перестраивать после изготовления с помощью внешнего сигнала в среднем инфракрасном диапазоне. Ранее подобные структуры проектировались под конкретную неизменяемую задачу и не позволяли гибко управлять сигналом при передаче данных.
Ключевое отличие новой разработки - использование свободно подвешенной кремниевой мембраны толщиной около одного микрона вместо твердой подложки. Управление осуществляется электрическим током или короткими лазерными импульсами, генерирующими свободные электроны. Они мгновенно меняют оптические свойства материала. Время переключения составляет считанные наносекунды, а частота модуляции достигает гигагерцового диапазона - уровня современных процессоров, только обработка сигналов происходит напрямую светом.
«Лазерный импульс меняет свойства кремния почти мгновенно, поэтому время переключения составило считанные наносекунды, а частота модуляции достигла порядка гигагерца», — пояснил главный научный сотрудник физического факультета ИТМО Сергей Макаров.
Технология открывает путь к обработке информации световыми сигналами, минуя традиционные электронные компоненты, что критично для развития энергоэффективных вычислительных систем нового поколения. Для инженеров и разработчиков это означает возможность создания компактных спектрометров для анализа химического состава веществ, чувствительных элементов тепловизоров и каналов оптической связи, где данные кодируются прямо в световом луче.
Пока разработка находится на стадии лабораторных исследований, конкретных сроков внедрения в промышленность не называется. Проект реализован при ключевом участии российского Университета ИТМО, что подчеркивает значимый вклад отечественной науки в развитие мировой фотоники.
Созданная метаповерхность может стать основой для компактных вычислительных устройств, спектрометров и защищенных систем связи с минимальным энергопотреблением.
Источник: ТАСС, пресс-служба университета ИТМО
