Νανολέιζερ φέρνει επανάσταση στην ενέργεια
Οι επιστήμονες δημιούργησαν μικροσκοπικό «νανολέιζερ» που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στους υπολογιστές του μέλλοντος
Ερευνητές δημιούργησαν ένα εξαιρετικά συμπαγές νανολέιζερ που θα μπορούσε να μεταμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο κινούνται τα δεδομένα μέσα στα μικροτσίπ, αντικαθιστώντας τα ηλεκτρικά σήματα με φως.
Η ιδέα των υπολογιστών που επικοινωνούν με φως αντί για ηλεκτρικό ρεύμα έρχεται όλο και πιο κοντά στην πραγματικότητα, χάρη σε ένα πρωτοποριακό νανολέιζερ που αναπτύχθηκε στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας (DTU) .
Όπως περιγράφεται στο Science Advances , η συσκευή είναι αρκετά μικρή ώστε να ενσωματώνεται κατά χιλιάδες σε ένα μόνο μικροτσίπ. Αντί να βασίζονται σε ηλεκτρικά ρεύματα, τα οποία παράγουν θερμότητα και αργή απόδοση, αυτά τα νανολέιζερ θα μπορούσαν να μεταδίδουν πληροφορίες χρησιμοποιώντας φωτόνια. Αυτή η μετατόπιση θα μπορούσε να αυξήσει δραματικά τις ταχύτητες επεξεργασίας, μειώνοντας παράλληλα τις ενεργειακές απαιτήσεις σε όλα, από τα smartphones έως τα τεράστια κέντρα δεδομένων.
«Το νανολέιζερ ανοίγει τη δυνατότητα δημιουργίας μιας νέας γενιάς εξαρτημάτων που συνδυάζουν υψηλή απόδοση με ελάχιστο μέγεθος. Αυτό θα μπορούσε να συμβεί, για παράδειγμα, στην τεχνολογία πληροφοριών, όπου εξαιρετικά μικρά και ενεργειακά αποδοτικά λέιζερ μπορούν να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας σε υπολογιστές ή στην ανάπτυξη αισθητήρων για τον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης, όπου η ακραία συγκέντρωση φωτός του νανολέιζερ μπορεί να προσφέρει εικόνες υψηλής ανάλυσης και υπερευαίσθητους βιοαισθητήρες», λέει ο καθηγητής του DTU, Γέσπερ Μερκ.
Ο Mørk συνεργάστηκε στη μελέτη με συναδέλφους, συμπεριλαμβανομένων των Δρ. Meng Xiong και Yi Yu από το DTU Electro.
Μείωση της κατανάλωσης ενέργειας των υπολογιστών στο μισό
Ενώ το διαδίκτυο βασίζεται ήδη στο φως για τη μεταφορά δεδομένων μέσω καλωδίων οπτικών ινών, οι υπολογιστές εξακολουθούν να εξαρτώνται από ηλεκτρικά σήματα εντός των εσωτερικών τους κυκλωμάτων. Αυτό δημιουργεί θερμότητα και περιορίζει την απόδοση. Η εισαγωγή νανολέιζερ απευθείας σε τσιπ θα μπορούσε να ξεπεράσει αυτά τα προβλήματα επιτρέποντας ταχύτερη μεταφορά δεδομένων με ελάχιστη απώλεια ενέργειας. Ο Mørk εκτιμά ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας των υπολογιστών κατά περίπου το ήμισυ.
Το νανολέιζερ DTU έχει σχεδιαστεί για να ταιριάζει σε αυτόν τον ρόλο, καθώς τα μελλοντικά τσιπ αναμένεται να απαιτούν χιλιάδες συμπαγείς, ενεργειακά αποδοτικές πηγές φωτός για την εσωτερική μετάδοση σημάτων.
Μια τεχνολογική ανακάλυψη
Κατασκευασμένη στις εγκαταστάσεις καθαρών χώρων του DTU, το DTU Nanolab, η συσκευή αμφισβητεί μακροχρόνιες υποθέσεις σχετικά με το πόσο μικρά μπορούν να είναι τα λέιζερ. Βασίζεται σε μια δομή παγίδευσης φωτός, γνωστή ως νανοκοιλότητα, η οποία συγκεντρώνει το φως σε έναν εξαιρετικά μικρό χώρο που κάποτε θεωρούνταν ανέφικτος.
Όταν ενεργοποιούνται με μια δέσμη φωτός, τόσο το φως όσο και τα ηλεκτρόνια περιορίζονται σε αυτή τη μικροσκοπική περιοχή. Αυτό επιτρέπει στο λέιζερ να λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου χρησιμοποιώντας πολύ λίγη ενέργεια.
Ο σχεδιασμός νανοκοιλότητας αναπτύχθηκε αρχικά από την ομάδα του καθηγητή Ole Sigmund στο DTU Construct.
Ταχύτερη τεχνολογία, λιγότερο CO₂ και καλύτεροι αισθητήρες
Ένα βασικό επόμενο βήμα είναι να επιτραπεί στο νανολέιζερ να λειτουργεί με ηλεκτρική ενέργεια, κάτι που παραμένει μια σημαντική ερευνητική πρόκληση. Εάν επιτευχθεί, η τεχνολογία θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει πολλούς κλάδους. Οι καταναλωτικές συσκευές θα μπορούσαν να γίνουν πιο ισχυρές χρησιμοποιώντας λιγότερη ενέργεια, και τα κέντρα δεδομένων θα μπορούσαν να μειώσουν τις απαιτήσεις ηλεκτρικής ενέργειας, μειώνοντας τον περιβαλλοντικό τους αντίκτυπο. Στην υγειονομική περίθαλψη, η ίδια τεχνολογία θα μπορούσε να υποστηρίξει αισθητήρες υψηλής ευαισθησίας και εργαλεία απεικόνισης με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα υπόλοιπα τεχνικά εμπόδια θα μπορούσαν να αντιμετωπιστούν μέσα στα επόμενα 5-10 χρόνια.
Πηγή: scitechdaily
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΚΙ ΑΥΤΟ Βόρεια Κορέα και η ακραία εκπαίδευση του στρατού της
