Китайците създадоха метаматериал за забавяне на светлината 10 000 пъти

Силициевата фотоника обещава да намали консумацията на енергия и да увеличи производителността на компютъра. За да се изостави потокът от електрони и да се премине към фотони, е необходимо по един или друг начин да се хармонизира взаимодействието на фотоните с материалите на чипа и да се разработят много нови начини за тяхното управление. Но първо е необходимо да се увеличи енергийната плътност на светлината, и така тя да се забави с минимални загуби, което учените от Китай успяха да направят.

В скорошен брой на списанието Nano Letters екип от изследователи от Шенженския институт за напреднали технологии към Китайската академия на науките съобщиха, че са създали метаматериал, който може да забави светлината с фактор 10 000 със загуба от 20% в сравнение с предишни опити. Това означава, че светлината преминава през чипа (канала) с по-малко поглъщане и слабо разсейване. Това значително повишава енергийната ефективност и намалява генерирането на топлина, докато увеличаването на енергийната плътност, поради ефекта на забавяне на светлината, дава осезаеми лостове за управление на светлинния сигнал.

Учените успяват да постигнат този резултат с помощта на специално структурирана повърхност. Върху нея последователно са поставени 100-nm силициеви дискове под формата на периодична решетъчна структура. Те играят ролята на резонатори, които променят амплитудите и фазите на входния сигнал. В същото време важно свойство на метаматериала е способността да „избутва“ фотони от вътрешността към повърхността му, поради което абсорбцията почти липсва. В допълнение, единични фотони, разпръснати в процеса, отново са насочени в желаната посока с помощта на съседни структури, което също намалява загубите и прави възможно по-пълното използване на входящата светлина (сигнал).

„Използвайки метаповърхностна технология, фотонните чипове могат да бъдат тънки, като стикери, което им позволява да бъдат подредени функционално“, казват разработчиците. „Чрез използването на светлинния ефект на забавено движение производителността може значително да се подобри.“