(Phys.org) —Terwijl de vraag naar computer- en communicatiecapaciteit stijgt, de wereldwijde communicatie-infrastructuur worstelt om gelijke tred te houden, aangezien de lichtsignalen die via glasvezellijnen worden verzonden nog steeds elektronisch moeten worden verwerkt, het creëren van een knelpunt in telecommunicatienetwerken.

Hoewel het idee om een ​​optische transistor te ontwikkelen om dit probleem te omzeilen aantrekkelijk is voor wetenschappers en ingenieurs, het is ook een ongrijpbaar visioen gebleven, ondanks jarenlange experimenten met verschillende benaderingen. Nutsvoorzieningen, McGill University-onderzoekers hebben een significante, vroege stap in de richting van dit doel door een nieuwe manier te laten zien om licht in de halfgeleider nanokristallen die bekend staan ​​als 'kwantumdots' te regelen.

In resultaten die onlangs online in het tijdschrift zijn gepubliceerd Nano-letters , PhD-kandidaat Jonathan Saari, Prof. Patanjali (Pat) Kambhampati en collega's van McGill's Department of Chemistry laten zien dat volledig optische modulatie en elementaire Booleaanse logische functionaliteit - belangrijke stappen in de verwerking en generatie van signalen - kunnen worden bereikt door laserpulsingangen te gebruiken om de kwantummechanische toestand van een halfgeleider nanokristal.

"Onze bevindingen laten zien dat deze nanokristallen een volledig nieuw platform kunnen vormen voor optische logica, " zegt Saari. "We zijn nog in de kinderschoenen, maar dit zou een belangrijke stap in de richting van optische transistors kunnen betekenen."

Quantum dots worden al gebruikt in toepassingen variërend van fotovoltaïsche, tot lichtemitterende diodes en lasers, tot biologische beeldvorming. De laatste bevindingen van de Kambhampati-groep wijzen op een belangrijk nieuw gebied van potentiële impact, gebaseerd op het vermogen van deze nanokristallen om licht te moduleren in een optisch poortschema.

"Deze resultaten tonen het bewijs van het concept, " zegt Kambhampati. "Nu werken we eraan om deze resultaten uit te breiden naar geïntegreerde apparaten, en om complexere poorten te genereren in de hoop een echte optische transistor te maken."

De bevindingen bouwen voort op een paper uit 2009 van de onderzoeksgroep van Kambhampati in Fysieke beoordelingsbrieven . Dat werk onthulde voorheen niet-waargenomen lichtversterkingseigenschappen die uniek zijn voor kwantumstippen, die sferoïden ter grootte van een nanometer zijn met grootteafhankelijke optische eigenschappen, zoals absorptie en fotoluminescentie.