Создан первый нано-переключатель для управления экситонами при комнатной температуре

Аспирант Чжаохань Цзян и исследователь Маттиас Флориан в лаборатории. Автор: Brenda Ahearn/Michigan Engineering

Инженеры из Мичиганского университета разработали наноструктуру, которая действует как провод и переключатель для управления квазичастицами экситонами при комнатной температуре. Это первый случай направленного и контролируемого потока экситонов.

Экситоны — это нейтрально заряженные квазичастицы, образующиеся в полупроводниках при возбуждении электронов. В отличие от электронов, они могут переносить квантовую информацию без потерь энергии, что открывает путь к созданию устройств с минимальным тепловыделением.

Команда исследователей, работавших над проектом. Автор: Brenda Ahearn/Michigan Engineering

Новое устройство использует физический гребень, который действует как провод для экситонов, и электроды по бокам, выполняющие функцию затвора. При включении напряжения электроды создают энергетический барьер, останавливающий движение экситонов, а при выключении — поток возобновляется.

Параг Деотаре работает с материалами в перчаточном боксе. Автор: Brenda Ahearn/Michigan Engineering

Переключатель продемонстрировал коэффициент включения/выключения более 19 децибел, что достаточно для применения в высокоскоростных оптоэлектронных системах, включая центры обработки данных, смартфоны с ИИ и автономные транспортные средства.

Чжаохань Цзян за микроскопом. Автор: Brenda Ahearn/Michigan Engineering

В сочетании со световым воздействием, которое толкает экситоны вдоль гребня, система смогла транспортировать их на расстояние до 4 микрометров менее чем за полнаносекунды. Следующим шагом станет соединение сотен таких переключателей в единую схему.

Технология может ускорить передачу данных в центрах обработки данных и найти применение в машинном обучении и искусственном интеллекте. Университет уже подал заявку на патентную защиту разработки.