Loading ...Исследователи разрабатывают компьютеры, использующие свет (фотоны) вместо электричества для питания накопителей и вычислений. Такие компьютеры, работающие на свету, потенциально могут быть более энергоэффективными, чем традиционные компьютеры, а также выполнять вычисления с большей скоростью.
Однако одной из основных задач в производстве компьютеров на основе света, которые всё ещё находятся на начальной стадии развития, является успешное перенаправление микроскопических световых сигналов на компьютерный чип с минимальными потерями мощности сигнала . Это, по сути, проблема проектирования материалов. Для поддержания мощности сигнала таким компьютерам требуется лёгкий материал , блокирующий дополнительный свет со всех направлений (так называемый «изотропный запрещённый материал»).
Ученые из Нью-Йоркского университета сообщают об открытии гироморфов — материала, который сочетает в себе, казалось бы, несовместимые свойства жидкостей и кристаллов и который лучше любой другой известной структуры блокирует свет со всех углов.
Работа, описанная в журнале Physical Review Letters , знаменует собой инновационный способ управления оптическими свойствами и потенциального расширения возможностей компьютеров на основе света.
«Гироморфы не похожи ни на одну известную структуру, поскольку их уникальный состав позволяет создавать материалы с лучшей изотропной шириной запрещенной зоны, чем это возможно при использовании современных подходов», — говорит Стефано Мартиниани, доцент кафедры физики, химии, математики и нейронауки и ведущий автор статьи.
При разработке изотропных запрещенных материалов ученые часто обращаются к квазикристаллам, впервые придуманным физиками Полом Стейнхардтом и Довом Левином в 1980-х годах и одновременно обнаруженным в экспериментах Дэном Шехтманом, получившим Нобелевскую премию по химии в 2011 году. Квазикристаллы имеют математический порядок в своей структуре, но, в отличие от кристалла, он не повторяется.
Однако исследователи из Нью-Йоркского университета отмечают, что квазикристаллы имеют один неприятный недостаток: они либо полностью блокируют свет, но только с нескольких направлений, либо ослабляют свет со всех направлений, но не блокируют его полностью. Именно поэтому учёные продолжают искать альтернативные материалы, способные блокировать свет, ослабляющий сигнал.
В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters , исследователи из Нью-Йоркского университета создали метаматериалы — материалы, свойства которых определяются их структурой, а не химической природой. Однако сложность создания метаматериалов заключается в понимании того, как их структура обуславливает интересующие их физические свойства.
Чтобы решить эти проблемы, учёные разработали алгоритм для проектирования неупорядоченных структур, которые были бы функциональны. В результате они обнаружили новую форму коррелированного беспорядка — материалы, которые не являются ни полностью неупорядоченными, ни полностью упорядоченными.
«Представьте себе деревья в лесу — они растут в случайных местах, но не совсем случайным образом, поскольку обычно находятся на определённом расстоянии друг от друга», — объясняет Мартиниани. «Эта новая модель, гироморфы, сочетает в себе свойства, которые мы считали несовместимыми, и демонстрирует функцию, превосходящую все упорядоченные альтернативы, включая квазикристаллы».
Новости партнеров:
Вам могло бы понравиться:
113
