Data: Środa, 3 grudnia 2008, 12:37

Maszyny na światło

Profesor Hong Tang i jego zespół z Yale University udowodnili, że maszyny - przynajmniej w skali nano - mogą być napędzane światłem. Otwiera do drogę do skonstruowania nowej klasy półprzewodnikowych urządzeń, od superszybkich energooszczędnych sieci telekomunikacyjnych, po czujniki i podzespoły komputerów kwantowych.

Od dawna istnieją teorie, głoszące, że sama siła fali świetlnej jest zdolna poruszać obiekty. W laboratoriach udawało się za pomocą lasera manewrować pojedynczymi obiektami w roztworach. Wymaga to jednak silnych laserów i skomplikowanej aparatury, zużywającej sporo energii. Zespół Tanga potrafi zrobić to wszystko w znacznie prostszy sposób. - Zamiast poruszać cząsteczkami, zintegrowaliśmy wiele urządzeń na krzemowym układzie scalonym i je uruchomiliśmy - informuje jeden z badaczy, Mo Li. Światło poruszało się w układzie podobnie, jak czyni to prąd elektryczny - dzięki wcześniej stworzonym ścieżkom.

Intensywność światła w skali nano jest olbrzymia. - Oceniamy, że jasność jaką uzyskaliśmy, jest milion razy większa, niż przy wystawieniu obiektu na działanie Słońca - mówi jeden z naukowców. - Na pojedynczym układzie scalonym umieściliśmy setki urządzeń i wszystkie działały - dodaje Tang.

Wykorzystanie światła do bezpośredniego napędzania urządzeń skutkuje olbrzymimi oszczędnościami energii i zwiększeniem wydajności pracy. Bardzo dobrze widać to na przykładzie sieci telekomunikacyjnych. Obecnie wykorzystujemy światło do przesyłania danych. Jednak w sieciach musimy używać elektrycznych modulatorów, które z jednej strony kabla zamieniają sygnał elektryczny w optyczny kodując w nim dane, a z drugiej, dokonują odwrotnej operacji. Całość czyni sieci światłowodowe dość skomplikowanymi urządzeniami, wymagającymi do pracy sporo energii.

Zespół Tanga stworzył optyczny modulator, który jednocześnie przenosi i moduluje sygnały. Wystarczyło użyć lasera, który wprawiał modulator w drgania o odpowiedniej częstotliwości, kodując w ten sposób dane.

Jest nadzieja na wyprodukowanie niezwykle precyzyjnych czujników chemicznych. Powinno być zatem możliwe wytworzenie optycznych oscylatorów i powiązanie ich z przeciwciałami reagującymi na konkretne białka, charakterystyczne dla różnych chorób. Zmiany długości fali światła wywołane obecnością białka pozwolą błyskawicznie zdiagnozować chorobę.

Mariusz Błoński