مسابقه برای محاسبات سریعتر و کارآمدتر در جریان است. اکنون، دانشمندان با کشف یک نوع منحصر به فرد از نانو کریستال، جهش قابل توجهی به جلو برداشته اند. این پتانسیل سرعت بخشیدن به هوش مصنوعی و سرعت پردازش داده ها را دارد و در عین حال بهره وری انرژی را نیز افزایش می دهد.
محققان دانشگاه ایالتی اورگان نانوبلورهای درخشانی با قابلیت سوئیچینگ سریع نور تا تاریکی یافته اند.
آرتیوم اسکریپکا، استادیار کالج علوم OSU، میگوید: “قابلیتهای سوئیچینگ و حافظه فوقالعاده این نانوبلورها ممکن است روزی به محاسبات نوری تبدیل شود – راهی برای پردازش و ذخیره سریع اطلاعات با استفاده از ذرات نور که سریعتر از هر چیزی در جهان حرکت میکنند.’”
نانو کریستال هایی با رفتار عجیب و غریب
این نانو ماده از دسته ای از مواد به نام نانوذرات بهمنی استفاده می کند. نانومواد ذرات بسیار کوچکی هستند که اندازه آنها معمولاً از یک میلیاردم تا یکصد میلیاردم متر متغیر است.
نانوذرات در حال سقوط بهمن نوع خاصی از نانومواد با یک ویژگی منحصر به فرد هستند: آنها در گسیل نور خود غیرخطی شدیدی را نشان می دهند. این بدان معنی است که افزایش اندک در شدت لیزر مورد استفاده برای تحریک آنها می تواند باعث افزایش چشمگیر شدت نوری شود که ساطع می کنند.
تحقیقات بر روی نانوبلورهای ساخته شده از پتاسیم، کلر و سرب (KPb2Cl5) متمرکز شد. این نانوبلورها به تنهایی با نور برهمکنش ندارند. با این حال، هنگامی که با نئودیمیم “دوپ” می شوند، به عنوان میزبان یون های نئودیمیم عمل می کنند.
این دوپینگ توانایی یونهای نئودیمیم را برای تعامل و پردازش سیگنالهای نوری افزایش میدهد. این کنترل نور بهبود یافته، این نانوبلورها را برای کاربردهای نوری مختلف، مانند اپتوالکترونیک و فناوری لیزر، ارزشمند می کند.
اسکریپکا توضیح داد: “معمولاً، مواد شب تاب هنگامی که توسط لیزر برانگیخته می شوند، نور از خود ساطع می کنند و زمانی که نیستند، تاریک می مانند. در مقابل، ما شگفت زده شدیم که متوجه شدیم نانوبلورهای ما زندگی موازی دارند. تحت شرایط خاص، آنها رفتار عجیبی از خود نشان می دهند: آنها می توانند دقیقاً تحت همان طول موج و قدرت تحریک لیزری روشن یا تاریک باشند.”
نانو کریستال مصرف انرژی را به حداقل می رساند
نانو کریستال ها پدیده شگفت انگیزی به نام «دوپایداری نوری ذاتی» را نشان می دهند. دو پایداری نوری ذاتی میتواند راه را برای مدارهای مجتمع فوتونیکی هموار کند که میتوانند از نظر سرعت و کارایی از سیستمهای الکترونیکی و اپتوالکترونیکی فعلی پیشی بگیرند.
اسکریپکا گفت: “اگر کریستالها برای شروع تیره هستند، برای روشن کردن آنها و مشاهده گسیل به قدرت لیزر بالاتری نیاز داریم، اما زمانی که آنها ساطع میکنند، میتوانیم انتشار آنها را با توان لیزر کمتر از آنچه در ابتدا نیاز داشتیم مشاهده کنیم.
مثل دوچرخه سواری است. برای به حرکت درآوردن آن، باید پدال ها را به شدت فشار دهید، اما هنگامی که در حال حرکت است، برای حفظ آن به تلاش کمتری نیاز دارید. روشنایی آنها را می توان به طور ناگهانی روشن و خاموش کرد، گویی با فشار دادن یک دکمه”
نانو کریستال ها قابلیت سوئیچینگ کم مصرف را نشان می دهند. این توسعه ممکن است به به حداقل رساندن مصرف انرژی به ویژه در بخش هایی مانند هوش مصنوعی، مراکز داده و دستگاه های الکترونیکی کمک کند.
اسکریپکا در بیانیه مطبوعاتی خاطرنشان کرد: “ادغام مواد فوتونیکی با دوپایی نوری ذاتی میتواند به معنای پردازشگرهای داده سریعتر و کارآمدتر، بهبود الگوریتمهای یادگیری ماشین و تجزیه و تحلیل دادهها باشد. این میتواند به معنای دستگاههای مبتنی بر نور کارآمدتر از نوع مورد استفاده در زمینههایی مانند مخابرات، تصویربرداری پزشکی و سنجش محیطی باشد.”
این مطالعه با همکاری آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، دانشگاه کلمبیا و دانشگاه خودمختار مادرید انجام شد.
دیدگاهتان را بنویسید