"Er is een sterke drive om steeds kleinere apparaten te maken, " Hui Cao vertelt PhysOrg.com. "Echter, er zijn beperkingen aan wat we kunnen doen. We willen snellere apparaten dan wat we uit elektronica kunnen halen, dus we zijn op zoek naar fotonica. Helaas, fotonica, terwijl ze het potentieel hebben om veel sneller te zijn, zijn groter van formaat. Apparaten die elektronen gebruiken, zijn kleiner, op nanoschaal, terwijl fotonische apparaten zich nog steeds op de microschaal bevinden die wordt gedefinieerd door de golflengte van licht."

Cao is een wetenschapper aan de Yale University, en ze legt uit dat het grootste probleem met het maken van fotonische apparaten op nanoschaal om elektronische apparaten te vervangen, zoals bij optische verbindingen, is dat het licht niet beperkt blijft op nanoschaal. "De fotonen lekken snel uit, er moet dus een manier zijn om ze op hun plaats te houden, zodat er voldoende tijd is om functies uit te voeren. Het is ook nodig om kleine lichtbronnen te maken, zoals nanolasers op chips, " ze zegt.

In een poging om nanofotonische apparaten een stap dichter bij realisatie te brengen, Cao en Q.H. Liedje, ook in Yale, een manier uitgewerkt om licht in nanostructuren op te sluiten. Hun werk wordt beschreven in Physical Review Letters:"Improving Optical Confinement in Nanostructures via External Mode Coupling."

"Beschouw twee modi, die beide behoorlijk lek zijn, Cao legt uit. "Er is een A-modus en een B-modus. Deze twee modi kunnen worden gekoppeld zodat modus A een deel van zijn lekkage aan modus B geeft. Modus A wordt minder lekkend, terwijl modus B meer lekt. Als resultaat, u hebt de levensduur van modus A efficiënt verlengd."

De verlenging van de levensduur van een van de modi in deze koppeling biedt precies wat nodig is om een ​​situatie te creëren waarin het licht wordt opgesloten. "Het lekt niet meer zoveel uit voor licht in modus A, en er is meer tijd om functies uit te voeren, "zegt Cao. Ze wijst er ook op dat dit type externe koppeling succesvol is geweest op andere gebieden. "Het is enigszins fundamenteel, en als je eenmaal het vermogen hebt om licht in een nanostructuur te houden, het wordt mogelijk om kleinere fotonische apparaten te overwegen met snelheden die verder gaan dan onze huidige elektronische apparaten."

Tot dusver, Cao en Song hebben hun ideeën alleen gepresenteerd in de vorm van numerieke simulaties. "We hebben nog geen experimentele resultaten, maar onze uitgebreide numerieke berekeningen geven aan dat dit mogelijk moet zijn, en een soortgelijk concept is gebruikt in andere gebieden, zoals resonantie trapping in atomaire en moleculaire fysica. Echter, deze benadering is nog niet gebruikt in nanofotonica."

Cao denkt dat de belangrijkste obstakels voor experimenten met dit idee de fijne controle over nanostructuren zijn, evenals toegang tot de juiste voorzieningen. "Er is een uitdaging in fijne controle van nanostructuren, maar de technologie bestaat om dit te verhelpen, "zegt Cao. "We zijn voornamelijk op zoek naar toegang tot het soort faciliteiten dat het type structuur kan fabriceren dat we voorstellen. Ik denk dat dit soort structuur kan worden gemaakt met behulp van nanofabricagetechnologie, met de juiste instelling."

Zolang er een experiment kan worden uitgevoerd om de numerieke simulaties van Cao en Song te ondersteunen, er is een kans dat deze techniek het gebruik van nanofotonische apparaten kan helpen bevorderen. "Het is een soort roman, de manier waarop we fundamentele fysica gebruiken om dit probleem op te lossen, " zegt Cao. "Het is ook realistisch, en iets dat praktisch kan worden gebruikt in de opmars van nanotechnologie."

Copyright 2010 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.