(PhysOrg.com) -- "Als je bijna elke elektronische gadget opent, je zult verschillende elementen zien die werken met behulp van elektrische circuits, " Nader Engheta vertelt PhysOrg.com . "Veel daarvan hebben verschillende functionaliteiten, zoals inductoren, condensatoren, weerstanden, transistoren, enzovoorts. Deze bekende elementen bestaan ​​al tientallen jaren. Maar wat als je deze concepten op nanoschaal zou kunnen brengen, en wat als ze zouden kunnen werken met licht in plaats van elektriciteit?"

Engeta, een wetenschapper aan de Universiteit van Pennsylvania, samen met Andrea Ali, geloven dat het mogelijk is om een ​​printplaat op nanoschaal te maken die nuttig kan zijn in communicatie. Engheta en Alů beschrijven hun concept van een optisch circuit op nanoschaal in Fysieke beoordelingsbrieven :"All-Optical Metamaterial Circuit Board op nanoschaal."

"Als je naar de nanoschaal gaat, " Engheta legt uit, "Je zou nanodeeltjes moeten bedenken die zich effectief gedragen als de elementen die je in huidige apparaten ziet. Het zou nodig zijn om nanodeeltjes met een specifieke vorm te maken, en gemaakt van specifieke materialen, waardoor ze als condensatoren zouden kunnen fungeren, weerstanden, en andere bekende elementen."

Er zijn drie belangrijke voordelen van het gebruik van optische printplaten met nanodeeltjes:zegt Enghetta. Allereerst, de mogelijkheid om verschillende communicatieapparatuur verder te miniaturiseren, zou ervoor zorgen dat de technologie zich blijft ontwikkelen. "We zijn op weg om steeds meer informatie in een kleiner volume samen te brengen." Het tweede voordeel is dat het gebruik van optische frequenties meer bandbreedte zou opleveren. Eindelijk, is er een zeer reële mogelijkheid dat printplaten op nanoschaal, goed geconstrueerd, minder energie zou verbruiken. “We moeten meer naar deze mogelijkheid kijken, maar het is vrij waarschijnlijk dat optische printplaten met nanodeeltjes van nature een lage energie hebben, ’ dringt Engheta aan.

Tot dusver, Engheta en Alů hebben alleen computersimulaties gebruikt om hun ideeën met betrekking tot printplaten op nanoschaal te testen. De Engheta-groep is, echter, werken aan een experimentele realisatie van hun theorieën met een proof of concept voor samengevoegde circuitelementen. "Wat we hebben bedacht, is compatibel met de nanofabricagetechnieken die vandaag al worden gebruikt, ', zegt Enghetta. "We zijn bezig met het bouwen van enkele nanodraden om te dienen als ons proof-of-concept voor samengevoegde optische circuitelementen, en hopelijk zullen we de komende zes maanden wat resultaten zien. ”

Een van de grootste uitdagingen bij het realiseren van dit soort schakelingen op nanoschaal is dat het moeilijk is om de benodigde structuren op zo'n klein formaat te vormen. "Aanvullend, Engheta geeft toe, “Die structuren zouden we in specifieke patronen naast elkaar moeten zetten. Dit is te doen, met behulp van de huidige nanofabricagetechnieken, maar niet gemakkelijk.” Het fabricageproces omvat het maken van structuren uit metamaterialen en een proces dat de elektronische schakelingen imiteert waarmee we meer vertrouwd zijn. “Een van onze ideeën is om een ​​groef in het materiaal te maken, een die het licht kan bevatten dat in de printplaat wordt gebruikt, nanodeeltjes met elkaar te verbinden. Het zou vergelijkbaar zijn met de manier waarop draden verschillende elementen in elektronische apparaten verbinden.”

Zodra een proof of concept is gerealiseerd voor deze printplaat, Engheta hoopt optische nanocommunicatie naar een ander niveau te tillen. “We breiden ons concept uit naar andere elementen die niet-lineair zijn, " hij zegt. “Hierdoor kunnen we schakelaars ontwikkelen, het openen van de deur naar de berekening.”

Meer informatie: Andrea Alů en Nader Engheta, "Alle optische metamateriaalprintplaten op nanoschaal, ” Fysieke beoordelingsbrieven (2009). Online beschikbaar:link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.103.143902

Copyright 2009 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.