Ερευνητές του Τεχνικού Πανεπιστημίου της Δανίας δημιούργησαν ένα νανολέιζερ που αντικαθιστά τα ηλεκτρικά σήματα με φως στα μικροτσίπ. Η συσκευή είναι τόσο μικρή που χιλιάδες μπορούν να χωρέσουν σε ένα τσιπ. Η καινοτομία δημοσιεύθηκε στο Science Advances.
Φως αντί για ηλεκτρισμό
Το νανολέιζερ μεταδίδει πληροφορία μέσω φωτονίων. Τα ηλεκτρικά ρεύματα παράγουν θερμότητα και μειώνουν την απόδοση των υπολογιστών. Η νέα τεχνολογία λύνει το πρόβλημα.
Σήμερα το Διαδίκτυο χρησιμοποιεί φως στις οπτικές ίνες. Οι υπολογιστές όμως εξακολουθούν να βασίζονται σε ηλεκτρικά σήματα στα εσωτερικά τους κυκλώματα. Αυτό δημιουργεί θερμότητα και περιορίζει την ταχύτητα.
Η ενσωμάτωση νανολέιζερ απευθείας στα τσιπ επιτρέπει ταχύτερη μεταφορά δεδομένων με ελάχιστες ενεργειακές απώλειες. Ο καθηγητής Τζέσπερ Μορκ του DTU εξήγησε ότι η συσκευή συνδυάζει υψηλή απόδοση με εξαιρετικά μικρό μέγεθος.
Μείωση κατανάλωσης ενέργειας στο μισό
Ο Μορκ εκτιμά ότι η τεχνολογία μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας των υπολογιστών περίπου στο μισό. Τα μελλοντικά τσιπ θα χρειάζονται χιλιάδες μικρές και αποδοτικές πηγές φωτός για εσωτερική επικοινωνία.
Το νανολέιζερ βασίζεται σε μια δομή παγίδευσης φωτός που ονομάζεται νανοκοιλότητα. Συγκεντρώνει το φως σε έναν εξαιρετικά μικρό χώρο. Παλαιότερα αυτό θεωρούνταν αδύνατο.
Όταν ενεργοποιείται με δέσμη φωτός, το φως και τα ηλεκτρόνια περιορίζονται σε αυτή τη μικροσκοπική περιοχή. Το λέιζερ λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου και καταναλώνει ελάχιστη ενέργεια.
Η εφαρμογή αφορά συσκευές από smartphones έως τεράστια κέντρα δεδομένων. Τα data center θα γίνουν πιο ενεργειακά αποδοτικά.
Το επόμενο βήμα
Οι ερευνητές κατασκεύασαν το σύστημα στο εργαστήριο νανοτεχνολογίας του DTU. Η επόμενη πρόκληση είναι να λειτουργήσει με ηλεκτρική ενέργεια. Σήμερα χρειάζεται δέσμη φωτός για να ενεργοποιηθεί.
Αν το πετύχουν, οι καταναλωτικές συσκευές θα γίνουν πιο ισχυρές. Η ενέργεια θα μειωθεί δραματικά. Ο Μορκ σημείωσε ότι η τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί και στην ανάπτυξη αισθητήρων για τον τομέα της υγείας.
Η συγκεντρωμένη δέσμη φωτός προσφέρει εικόνες υψηλής ανάλυσης. Υπερευαίσθητοι βιοαισθητήρες γίνονται εφικτοί με αυτή την τεχνολογία.
