Hírek

Hírek

Ultragyors jelfeldolgozás plazmonos szerkezetekkel?

Elképesztő teljesítményre képesek a hagyományos számítógépek, de az ember még gyorsabbat akar. Az egyik sokat ígérő fejlesztési irány a kvantumszámítógép, ám úgy tűnik, hogy ezen a területen várni kell a nagy áttörésre.

Ultragyors jelfeldolgozás plazmonos szerkezetekkel?

 

Osztrák és magyar kutatók – részben az ELI ALPS-ban megálmodott - nanooptikai eszköze szupergyors és miniatűr jelfeldolgozási technológiát ígér.

 

Ha összehasonlítjuk, hogy mit tudnak a húsz évvel ezelőtt csúcstechnológiásnak mondott, illetve napjaink hasonló eszközei, óriási a különbség az újak javára. A további dinamikus növekedés azonban kétséges. Az adatfeldolgozási sebesség ugyanis - az alkalmazott technológia miatt - korlátozott. A fényről azonban tudjuk, hogy információtovábbításra is használható, de például az optikai szálak miniatürizálása korlátozott, azokból nem gyártható tetszőlegesen kis méretű optoelektronikai alkatrész. Az optikai szálak miniatürizálása a fény diffrakciós korlátja miatt limitált, ugyanazon okból, amiért egy optikai mikroszkópnak sem lehet egy bizonyos értéknél jobb a felbontása.

A Grazi Műszaki Egyetem, az ELI ALPS és a Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói nanooptikai elven működő, ultragyors és miniatürizálható hullámvezetőt fejlesztettek ki. Az új eszköz működésének lényege, hogy egy nanométeres méretű fémstruktúrát ultrarövid lézerfelvillanásokkal megvilágítva a fém elektronjai a fény elektromágneses terének megfelelő gyorsaságú rezgésre kényszeríthetőek – ezt a jelenséget nevezik felületi plazmonnak. Ez a rezgés azután a fémfelület mentén hullámként tovább terjed, éppen úgy, mint a vízhullámok.

„A fémfelületen terjedő jel megőrizte a 7 femtoszekundumos időbeli hosszt, ami akár 0,1 Petahertz körüli kapcsolási gyorsaságot is lehetővé tehet. A plazmonikai elvnek köszönhetően az átvitt optikai jel akár nanométeres mérettartományba is koncentrálható” – tájékoztatott Dombi Péter, az ELI ALPS osztályvezetője, a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatóprofesszora.

 

Az ultrarövid lézerimpulzussal plazmonhullám indítható a felületi fémstruktúrán, melynek időbeli hossza egy második lézerimpulzussal és a fotoelektron-emissziós mikroszkóppal vizsgálható.

 

A felületi plazmonok hátránya, hogy veszteséggel terjednek. Egy teljesen sima fémfelületen néhány tíz mikrométer hosszúság alatt csillapodik a hullám. Ám, ha ilyen felületekre különleges hullámvezetőt is építenek, ennek segítségével akár milliméteres hosszúságú plazmonterjedés is elérhető. A plazmonos hullámvezető koncepciót az információfeldolgozási technológiával kombinálva ötlik fel az ultragyors jelfeldolgozás lehetősége. Számtalan fizikai és műszaki kihívás megoldása után, sok ezer ilyen plazmonos elemet egymással összeépítve juthatunk el egy új adatfeldolgozó eszközhöz.

„Az ilyen alapon működő, logikai műveleteket megvalósító eszköz nem a következő két-három év fejlesztése lesz – a technológia most még nem érett erre. Viszont figyelemre méltó, hogy ezzel a lehetőséggel számos vezető kutatócsoport foglalkozik – többek között a friss Nobel-díjas Krausz Ferenc is. Mi is alapkutatási eredménnyel álltunk elő ezen a területen. Lehetőséget, koncepciót nyújtunk a kollégáknak. Ezt az ötletet a most megjelent cikkünkkel bedobtuk a nemzetközi közösségnek, figyeljük a visszajelzéseket” – értékelte az eredményt Dombi Péter.

A publikációt a nanotudomány vezető nemzetközi folyóirata, a Nano Letters közölte – a szerzők között Dombi Péter, Pápa Zsuzsanna és Tóth Lázár szerepelt. (A témához kapcsolódó másik eredmény: Krausz Ferenc fizikai Nobel-díjas kutató tavaly a Nature Communications-ben az ultragyors optoelektronikai eszközök sebességhatáráról közölt tanulmányt.)

Az ELI ALPS az eredményt a grazi kísérleteknél használt minták megtervezésével és előállításával segítette - a nanostrukturált mintákat a graziak a szegedi user program keretében kapták. A nanofabrikációs user projektek általában remote user üzemmódban zajlanak. Elküldik a specifikációkat, az ELI ALPS-ban kikísérletezik a mintakészítési technológiát, majd visszaküldik a mintát. Olyan minta is van, amit az ELI ALPS-ban elvégzett kísérleteknél használtak fel. A nanofabrikációs labor nem egy user labor, hanem egy user support labor, de önálló projektekre is meg van hirdetve és igénybe vehető.

A szegedi nanofabrikációs labor az elmúlt években a világ számos országába küldött csúcstechnológiás nanostrukturált mintákat, a lézerközpontnak ez a tevékenysége is nagy figyelmet kapott világszerte.

 

Szerző: Ötvös Zoltán

Fotó: Balázs Gábor

 

július

25

csütörtök