PDF《德研发出世界首个表面等离激元电路》

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德国维尔茨堡大 学的物理学家近日成功研发出世界首个表面等离激元电路,在可能取代"集成电路"的新一代信息技术领域取得进 展. 在计算机技术领域,多年前就不再提高经典处理器的时钟频率,增加计算能力只能通过应用多个处理器内核这 样的方式来实现.因此科学家一直在寻找新的策略,这其中使用光子工作的光学转换电路似乎很有前途,因为它们 可能适用于量子计算机之间的数据传输.这样超快的计算机现在还没有,但在全球范围内都在研究如何实现它. 现在,这种光学电路的一个基本步骤已经被德国维尔茨堡大学的贝尔特・赫希特教授和托比亚斯・布里克斯纳 教授的团队实现.他们成功将光信号通过天线注入波导管,然后传输至另一端经第二个天线再输出. 这是世界上第一个简单的表面等离激元电路.它由一个约200纳米长的天线构成,可以高效捕捉自由光子,并把 它转换成等离激元震荡.光天线连接着2根长约3微米、彼此平行的细金线,这样载波可用双定义的模式传播.将来 利用该现象可以控制等离激元的运动方向,而这用电子是不可能实现的. 电路中的光子不是自由释放的,而是一定条件下在高导电金属例如金的表面产生的受控光子.在那里,入射光 可产生等离激元电子振荡,通过波导管传输到另一个位置后又重新激发出光.这样的表面等离激元行为看起来就像 在释放光子一样,不过现在还只能局限在非常小的空间中. 该研究的特别之处在于:成功地在微小结构中进行光信号的传输,天线和波导管尺寸仅为几百纳米,因此这一 方法可以集成到当今的微电子中,在这么小的尺寸下人们通常无法处理光子.赫希特说:"它们很难被强行进入狭 小的空间.因此,直到现在要将光子技术和常用的芯片技术结合还是很困难." 从物理学角度来看,新研究还只是在实现完整的光学电路上迈出了一小步,但他们的研究结果提供了一个基 础,未来等离波导将成为一个非常激动人心的研究领域.