Een samenwerking tussen onderzoekers van McMaster en Harvard heeft geleid tot een nieuw platform waarin lichtstralen met elkaar communiceren via vaste materie, het leggen van de basis om een ​​nieuwe vorm van computergebruik te verkennen.

Hun werk wordt beschreven in een artikel dat vandaag is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Kalaichelvi Saravanamuttu, een universitair hoofddocent Scheikunde en Chemische Biologie bij McMaster, legt uit dat de technologie een door het Harvard-team ontwikkelde vorm van hydrogel combineert met lichtmanipulatie- en meettechnieken die in haar laboratorium worden uitgevoerd, die gespecialiseerd is in de chemie van materialen die reageren op licht.

Het doorschijnende materiaal, die qua uiterlijk lijkt op frambozen Jell-O, bevat lichtgevoelige moleculen waarvan de structuur verandert in aanwezigheid van licht, waardoor de gel speciale eigenschappen heeft om zowel lichtstralen te bevatten als om informatie tussen hen door te geven.

Typisch, lichtstralen worden breder als ze reizen, maar de gel kan filamenten van laserlicht bevatten langs hun pad door het materiaal, alsof het licht door een pijp wordt geleid.

Wanneer meerdere laserstralen, elk ongeveer de helft van de diameter van een mensenhaar, door hetzelfde materiaal schijnen, de onderzoekers hebben vastgesteld dat ze elkaars intensiteit beïnvloeden, zelfs zonder dat hun optische velden elkaar overlappen - een feit dat bewijst dat de gel 'intelligent' is.

De interactie tussen die filamenten van licht kan worden gestopt, begonnen, beheerd en gelezen, een voorspelbare, high-speed output:een vorm van informatie die kan worden ontwikkeld tot een circuitvrije vorm van computergebruik, Saravanamuttu legt uit.

"Hoewel ze gescheiden zijn, de stralen zien elkaar nog steeds en veranderen daardoor, "zegt ze. "We kunnen ons voorstellen, op de lange termijn, het ontwerpen van computeractiviteiten met behulp van dit intelligente reactievermogen."

Hoewel het bredere concept van computergebruik met licht een apart en zich ontwikkelend veld op zich is, deze nieuwe technologie introduceert een veelbelovend platform, zegt Derek Morim, een afgestudeerde student in het laboratorium van Saravanamuttu die co-eerste auteur van het papier is.

"We kunnen niet alleen fotogevoelige materialen ontwerpen die hun optische, chemische en fysische eigenschappen in aanwezigheid van licht, maar we kunnen die veranderingen gebruiken om lichtkanalen te creëren, of zelfopgesloten balken, die licht kan leiden en manipuleren, " zegt hij. "Verdere studie kan ons in staat stellen om nog complexere materialen te ontwerpen om zowel licht als materiaal op specifieke manieren te manipuleren."

Amos Meeks, een afgestudeerde student aan de John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences van Harvard, zei dat de technologie helpt om het idee van volledig optische computers te bevorderen, of berekeningen die uitsluitend met lichtbundels worden uitgevoerd.

"De meeste berekeningen maken momenteel gebruik van harde materialen zoals metaaldraden, halfgeleiders en fotodiodes, elektronica aan licht koppelen, " zei Meeks, die tevens co-eerste auteur van het onderzoek is. "Het idee achter alle optische computers is om die starre componenten te verwijderen en licht met licht te regelen. Stel je voor, bijvoorbeeld, een geheel zachte, circuitvrije robot aangedreven door licht van de zon."