Nieuw onderzoek van de Universiteit van Surrey heeft aangetoond dat silicium een ​​van de krachtigste materialen kan zijn voor fotonische informatiemanipulatie, wat nieuwe mogelijkheden opent voor de productie van lasers en beeldschermen.

Hoewel het buitengewone succes van computerchips silicium heeft bevestigd als het belangrijkste materiaal voor elektronische informatiecontrole, silicium staat bekend als een slechte keuze voor fotonica; er zijn geen in de handel verkrijgbare lichtemitterende diodes van silicium, lasers of displays.

Nutsvoorzieningen, in een paper gepubliceerd door Licht:wetenschap en toepassingen logboek, een door Surrey geleid internationaal team van wetenschappers heeft aangetoond dat silicium een ​​uitstekende kandidaat is voor het maken van een apparaat dat meerdere lichtstralen kan regelen.

De ontdekking betekent dat het nu mogelijk is om siliciumprocessors te produceren met ingebouwde mogelijkheden voor lichtstralen om andere stralen te controleren, wat de snelheid en efficiëntie van elektronische communicatie verhoogt.

Dit is mogelijk dankzij de golflengteband die het ver-infrarood- of terahertz-gebied van het elektromagnetische spectrum wordt genoemd. Het effect werkt met een eigenschap die niet-lineariteit wordt genoemd, die wordt gebruikt om laserstralen te manipuleren, bijvoorbeeld hun kleur veranderen. Groene laserpointers werken op deze manier:ze nemen de output van een zeer goedkope en efficiënte maar onzichtbare infrarood laserdiode en veranderen de kleur in groen met een niet-lineair kristal dat de golflengte halveert.

Andere soorten niet-lineariteit kunnen een uitgangsstraal produceren met een derde van de golflengte of worden gebruikt om een ​​laserstraal om te leiden om de richting van de informatie van de straal te regelen. Hoe sterker de niet-lineariteit, hoe gemakkelijker het is om te controleren met zwakkere ingangsstralen.

De onderzoekers ontdekten dat silicium de sterkste niet-lineariteit van dit type heeft dat ooit is ontdekt. Hoewel de studie werd uitgevoerd met het kristal dat werd gekoeld tot zeer lage cryogene temperaturen, zulke sterke niet-lineariteiten betekenen dat extreem zwakke bundels kunnen worden gebruikt.

Ben Murdin, co-auteur van de studie en hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Surrey, zei, "Onze bevinding was een geluk omdat we er niet naar op zoek waren. We probeerden te begrijpen hoe een zeer klein aantal fosforatomen in een siliciumkristal kon worden gebruikt voor het maken van een kwantumcomputer en hoe we lichtstralen konden gebruiken om de opgeslagen kwantuminformatie te controleren in de fosforatomen.

"We waren verbaasd toen we ontdekten dat de fosforatomen opnieuw lichtstralen uitstraalden die bijna net zo helder waren als de zeer intense laser die we erop schenen. We hebben de gegevens een paar jaar op de plank gehouden terwijl we erover nadachten om te bewijzen waar de stralen waren Het is een geweldig voorbeeld van de manier waarop wetenschap per ongeluk voortgaat, en ook hoe pan-Europese teams nog steeds zeer effectief kunnen samenwerken."