Исследователи разработали нанокристаллы, которые способны быстро переключаться между люминесцентными состояниями.
Это открытие может стать новым словом в области оптических вычислений, обработки данных и искусственного интеллекта, сделав устройства более быстрыми и энергоэффективными, а также расширив возможности телекоммуникации.
ssia.ruДоцент Научного колледжа OSU Артем Скрипка считает, что инновация может стать неотъемлемой частью оптических вычислений — способа быстрой обработки и хранения информации с помощью частиц света, которые движутся быстрее, чем что-либо во Вселенной.Исследование, опубликованное в журнале Nature Photonics, было проведено Скрипкой и его командой из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Колумбийского университета и Автономного университета Мадрида. Оно посвящено аваланжирующим наночастицам — уникальному типу материалов, обладающему исключительными светоизлучающими свойствами.Наноматериалы — это крошечные кусочки материи размером от одной миллиардной до одной стомиллиардной доли метра. Аваланжирующие наночастицы отличаются крайней нелинейностью своих светоизлучающих свойств. Интенсивность света, исходящего от них, может значительно увеличиваться при небольшом повышении интенсивности лазера, возбуждающего их.Исследователи изучали нанокристаллы, состоящие из калия, хлора и свинца и легированные неодимом. Сами по себе нанокристаллы, получившие название KPb2Cl5, не взаимодействуют со светом, однако, позволяют ионам неодима более эффективно обрабатывать световые сигналы. Это свойство может применяться в оптоэлектронике, лазерных технологиях и других задачах в области фотонных вычислений.Такие нанокристаллы могут хранить информацию, которая записывается и считывается с помощью света, что позволит использовать их для создания небольших и масштабируемых устройств оптической памяти.Они управляются с помощью лазеров, один из которых подает непрерывный ток, а другой заставляет нанокристаллы излучать свет после короткого импульса. Такая функциональность имитирует поведение электронных транзисторов и открывает путь к созданию устройств, в которых свет управляет светом.«Обычно люминесцентные материалы излучают свет, когда их возбуждает лазер, но без воздействия гаснут, — пояснил Скрипка. — Наши нанокристаллы могут светиться и гаснуть при абсолютно одинаковой длине волны и мощности лазерного возбуждения».Такое поведение называется внутренней оптической бистабильностью. Свойственная нанокристаллам оптическая бистабильность — это шаг вперед на пути к фотонным интегральным технологиям, которые могут превзойти современные электронные и оптоэлектронные системы.Кроме того, нанокристаллы потребляют мало электроэнергии. Это будет способствовать снижению количества ресурсов, потребляемых центрами обработки данных ИИ, считают ученые.По мнению Скрипки, открытие позволит создавать более эффективные устройства, которые используются в таких областях, как телекоммуникации, медицинская визуализация и экологическое зондирование. Он добавил, что исследование внесет вклад в разработку мощных оптических компьютеров общего назначения, которые основаны на поведении света и материи в наномасштабе.