Создан одномолекулярный оптический транзистор

Исследователи из Федерального института технологии (ETH, Цюрих, Швейцария) создали оптический транзистор на одной молекуле. Это приблизило их на один шаг к созданию оптического компьютера.

Стремясь преодолеть ограничения кремниевых транзисторов, ученые уже давно пытаются найти способы изготовления интегрированных схем на базе фотонов. Смысл здесь в том, что фотоны не только генерируют тепла меньше, чем электроны, но и позволят значительно повысить скорость передачи данных.

Хотя сегодня большая часть телекоммуникационных сетей базируется на оптической передаче сигналов, их обработка приводит к необходимости использовать электронно-управляемые коммутаторы. До компактного оптического транзистора предстоит еще пройти длинный путь.

Идея создания оптического транзистора на одной молекуле состоит в том, чтобы использовать дискретный характер ее уровней энергии: если освещать молекулу, которая находится в основном состоянии лазерным лучом, то свет поглощается. Как следствие, он ослабляется. И наоборот, поглощенную энергию можно освободить, воздействуя на молекулу вторым лазерным лучом. Этот эффект известен как индуцированное излучение и описан Альбертом Эйнштейном около 90 лет назад.

Усиление света в лазере обусловлено огромным количеством молекул, которые при переходе из возбужденного состояния в основное излучают свет практически одновременно. Сфокусировав луч лазера на одной молекуле, ученые из ЕТН смогли вызвать индуцированное излучение только у одной молекулы. Им помог тот факт, что при низких температурах молекулы как бы увеличивают свою эффективную поверхность для взаимодействия со светом. При охлаждении молекулы до – 272° С эффективная поверхность приблизительно соответствует диаметру сфокусированного лазерного луча.

Используя один лазерный луч для перевода молекулы в возбужденное состояние, ученые смогли значительно ослаблять или усиливать второй лазерный луч. Такой режим работы идентичен работе обычного транзистора, в котором для модуляции выходного сигнала используется напряжение.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365