Новый метаматериал обеспечит движение фотонов в одном направлении

Компьютерные чипы, использующие для трансфера данных свет, значительно экономичнее и быстрее современных, основанных на движении электронов. Но их реализация имеет ряд сложностей, в частности, передаваемый по волноводу свет может отражаться, интерферировать с передаваемым пучком и создавать помехи испускающему луч лазеру.

В современных оптических сетях чтобы избежать отражения светового пучка используются специальные устройства, изоляторы, производимые из редких материалов (сплав индия и иттрия) и работающие только когда к ним приложено магнитное поле. Но изоляторы поглощают частицы света (фотоны), поэтому мощность оптического сигнала падает.

Ученые Массачусетского технологического института, университета Техаса в Остине (США) и Чжэцзянского университета (Zhejiang University, Китай) предложили метаматериал, который не требует приложения магнитного поля, пропускает фотоны только в одном направлении, а фотоны, движущиеся в других направлениях, не поглощает, а перенаправляет в общий поток. Прототип достаточно большого размера, но принимая во внимание то, что он сделан из одного материала, из него можно произвести компоненты, подходящие для установки в чипы. Кроме того, новый метаматериал не требует использования экзотических металлов.

Необходимые для перенаправления света свойства в новом материале обеспечивают встроенные металлические антенны в форме двойных пропеллеров, расположенных в двух направлениях, по горизонтали и вертикали. Парные антенны в прототипе связаны между собой, а направление тока в электроцепи определяет направление распространения магнитного поля. В чипе пары антенных модулей можно просто встроить в кремний, они смогут работать как в инфракрасном, так и в видимом диапазоне.