Сверля лучом электронного микроскопа, ученые ORNL точно обработали крошечные электропроводные кубики, которые могли взаимодействовать со светом, и организовали их в узорчатые структуры. Они могут ограничивать и передавать поток света.
Кажущееся волшебство этих структур связано со способностью их поверхностей поддерживать коллективные волны электронов, называемые плазмонами, с той же частотой, что и световые волны, но с гораздо более тесным ограничением. Световодные структуры измеряются в нанометрах или миллиардных долях метра — в 100 000 раз тоньше человеческого волоса.
Эта новая технология может найти широкое применение в квантовых и оптических вычислениях: квантовые компьютеры используют кубиты, которые за счет особых сил могут содержать множество значений сразу вместо одного у обычного бита. В случае же света - фотон тоже может оказаться неплохой вещью для вычислительных машин, поскольку движется быстрее электрона и не выделяет тепла.
Более того, свет - наиболее предпочтительный способ "общения" с кубитами, но его длина волны 380-700 нм слишком велика, если мы хотим создать функциональные элементы размером в несколько нанометров. Плазмоника может преодолеть этот разрыв.
Плазмоны, индий, олово и фтор
Из оксида индия, легированного оловом и фтором, были сделаны те кубы. Тот факт, что они являются полупроводниками - ключ к энергетической перестраиваемости. Так как легирование добавляет небольшую примесь, изменяя длину волны, каждый куб обладает своими свойствами, и поэтому из них можно строить антенны, пиксельные экраны и резонаторы, производящие уникальные эффекты.
В дальнейшем ученые планируют создать библиотеку материалов и их электронно-фотонных связей, а также начать не изучение случайных природных взаимодействий, а создать фундаментальное понимание, благодаря которому откроются все возможности этой технологии.
