МОСКВА, 15 июл - РИА Новости. Американские и сингапурские физики создали экспериментальный прототип устройства на основе графена, способного манипулировать свойствами света, в том числе превращать его в микроволновое излучение, и при этом потреблять в 50 раз меньше энергии, чем его кремниевые аналоги, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
"Демонстрация экономности нашего графен-кремниевого фотонного чипа является важным шагом на пути создания полностью оптических электронных приборов, необходимых для улучшения скорости и эффективности обмена данными. И к тому же, нам было крайне интересно изучить "магические" свойства графена - его уникальную электропроводность и то, как графен может усилить оптическую нелинейность - свойство материала, необходимое для создания оптических "переключателей" и цифровой памяти", - пояснил Тин-и Гу (Tingyi Gu) из Колумбийского университета в Нью-Йорке (США).
Гу и его коллеги изучали оптические свойства тонких пленок графена, соединенных с фотонными кристаллами из кремния.
Фотонный кристалл представляет собой мозаику из множества наночастиц с разными оптическими свойствами. Такая конструкция превращает его в среду с избирательной оптической проводимостью - волны света определенной длины свободно в нем распространяются, тогда как другие отражаются. Физики используют такие кристаллы для "складывания" отдельных фотонов, их усиления и превращения видимого света в другие виды электромагнитного излучения.
Авторы статьи изготовили фотонный кристалл из кремния - плоскую решетку из кремния, испещренную большим количеством цилиндрических отверстий диаметром в 124 нанометра. Как объясняют ученые, такая конструкция кристалла позволяет ему "складывать" четыре фотона инфракрасного излучения с длиной волны в 1,5 микрометра. Такие волны используются для передачи информации в волоконно-оптической связи.
Затем физики наклеили на кристалл пленку из графена с большим количеством "дефектов" - чужеродных атомов - и осветили устройство при помощи инфракрасного лазера. Оказалось, что такая конструкция меняет свои свойства, в том числе силу испускаемого излучения и параметры преобразования света, в зависимости от интенсивности и длины волны лазера.
Как утверждают Гу и его коллеги, это позволяет гибко управлять свойствами фотонного кристалла и использовать его для создания сложных опто-электронных приборов. Кроме того, графеново-кремниевый "фотонный чип" потребляет примерно в 50 раз меньше энергии входящего излучения на преобразование света по сравнению с лучшими кремниевыми приборами такого рода.
По словам ученых, их изобретение поможет улучшить скорость передачи информации уже в ближайшее время, а в перспективе результаты исследования могут быть использованы при создании оптических вычислительных устройств.
