کوی دانش - kooy

سوییچی برای الکترونیک های موج نوری

سوییچی برای الکترونیک های موج نوری
06 خرداد
09:15 1395
امکان دارد در آینده، از امواج نوری برای توسعه فناوریِ ترانزیستورها استفاده شود. امواج الکترومغناطیسِ نوری در یک میلیاردم ثانیه تقریباً یک میلیون بار نوسان می کنند، بنابراین سرعت فرکانس های پتاهرتزی دارند. در اصل دستگاه های الکترونی آینده نیز می توانند به این سرعت دست پیدا کنند و 100 هزار بار سریع تر از ابزارهایِ دیجیتالی کنونی باشند. این امر نیازمند شناخت بهتر از حرکت زیراتمی الکترون ها دارد که بواسطه یک میدان الکتریکیِ نوریِ فوق سریع رخ می دهد. هم اکنون تیمی در لابراتوار فیزیک آتوثانیه (LAP) در انستیتوی اپتیک های کوانتومی مکس پلانک (MPQ) و دانشگاه لودویگ ماکسی میلیان (LMU) و نظریه پردازانی از دانشگاه تسوکابا تکنیک های نظری و تجربی منحصر به فردی را با هم ترکیب نموده اند که دسترسی مستقیم را برای اولین بار به این حرکت فراهم کرده است.

تصویر فوق: اتم های موجود در دی اکسید سیلیکون با یک موج نوری زرد رنگ (از سمت چپ) مواجه می شوند که موجب  نوسان الکترون های اطراف هر اتم می شود. همین نوسان ها، انرژی را از موج نوری جذب می کنند. در پایان چرخه ها، انرژی جذب شده به موج نوری بازمی گردد. ضبطِ موقتی میدان نوری پس از عبور از میان نمونه، امکانِ مشاهده اولین حرکتِ آتو ثانیه ای الکترون که قابل مشاهده می باشد آنهم در داخل جامدات فراهم می سازد. 
 
حرکت الکترون ها از آنجاییکه باعث تسهیل ذخیره، پردازش و انتقال اطلاعات می شود، بنیان الکترونیک را تشکیل می دهد. مدارهای الکترونیکی مدرن به این دلیل که به واسطه تجمیع حرارت طی خاموش و روشن شدن محدودیت دارند، به کلاک های حداکثری خود که چند میلیارد چرخه سوییچ برحسب هر ثانیه است رسیده اند.
 میدان الکتریکیِ نور، مسیر خود را یک تریلیارد بار در هر ثانیه تغییر می دهد و می تواند الکترون ها را با این سرعت در جامدات حرکت بدهد. بدین ترتیب امواج نوری بنیان سوییچینگ الکترونیک آینده را تشکیل می دهد، البته به شرطی که حرکت الکترون و اثر آن بر تجمیع حرارت را به دقت بتوان دانست. فیزیکدانان لابراتوار فیزیک آتوثانیه در MPQ  و LMU دریافته اند که می توان اقدام به دستکاری در خصوصیات الکترونیک ماده بر حسب فرکانس های اپتیکال زد. 
هم اکنون محققان در آزمایش پیگیری و به شیوه ای مشابه راهبرد قبلی خودشان، پالس های لیزری فمتوثانیه ای قدرتمند (یک فمتوثانیه، یک میلیونیوم بخش یک ثانیه می باشد) را به سوی شیشه (دی اکسید سیلیکون) شلیک کردند. پالس نوری صرفاً دارای یک چرخه نوسان قدرتمند میدانی می باشد، بنابراین الکترون ها صرفاً یک بار به چپ و راست حرکت می کنند. تعیین خصوصیات کامل موقت میدان نوری بعد از عبور کردنش از میان صفحه شیشه ای نازک هم اکنون برای اولین بار بینش مستقیمی را در مورد دینامیک هایِ الکترونِ آتوثانیه ای فراهم می کند. این تکنیکِ اندازه گیری نشان می دهد الکترون ها با تاخیری که برابر با چند ده آتوثانیه می باشد، نسبت به نور واکنش نشان می دهند (یک آتوثانیه یک میلیاردم میلیارد یک ثانیه است) این تاخیر زمانی در واکنش نشان دادن، انرژی ای را تعیین می کند که بین نور و ماده جا به جا می شود. از آنجاییکه می توان انرژی تبادل شده در ضمنِ یک چرخه نوری را برای اولین بار اندازه گیری کرد، پارامترهای  تعامل ماده نور شناخته شده و برای پردازش سیگنال فوق سریع بهینه سازی می گردد. 
هرچه تبادل انجام شده معکوس شده و آن مقدار انرژی که بعد از رد شدن پالس نوری در مدیوم باقی می ماند کمتر، تعامل برای الکترونیک های میدان محور نوری آینده مناسبتر می باشد. 
برای دریافتن این پدیده مشاهده شده و شناسایی بهترین مجموعه از پارامترهای تجربی، آزمایشات انجام شده با روش شبیه سازی منحصر به فردی انجام شدند. این شبیه سازی بر اساس اصولی توسعه داده شد که در مرکز علوم محاسباتی در دانشگاه تسوکوبا تنظیم شده بود. نظریه پردازان از کامپیوتر K  که درحال حاضر چهارمین ابرکامپیوتر سریع جهان می باشد برای محاسبه حرکت الکترون داخل جامدات استفاده نمودند.
محققان در بهینه سازی مصرف انرژی موفق شدند، به این ترتیب که شدت میدان نوری را کنترل کردند. در شدت های میدانی خاصی، انرژی طی نیمه اول چرخه پالس از میدان به جامد منتقل می شود و تقریباً به صورت کامل در نیمه دوم نوری منتشر می گردد. این یافته ها تایید می کند که مدیوم سوییچینگ بالقوه برای الکترونیک های مبتنی بر نور آینده، بیش از حد گرم نخواهد شد. رابطه جالب بین شیشه و نور ممکن است فرصتی را برای تسریع پرشتاب پردازش داده و سیگنال الکترونیکی تا مرزهای نهایی اش فراهم کند.  

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


خال های پروانه از کجا آمده است؟

خال های پروانه از کجا آمده است؟

محققان دانشگاه کورنل با دستکاری یکی دو ژن، اقدام به تغییر الگوی موجود روی بال های یک نوع پروانه نمودند. طرحی که حاصل شده اثر هنری بزرگی نیست اما نشانه مهمی است برای شناخت نحوه تکامل پروانه ها و احتمالاً شناختی از نحوه تکامل الگوهای رنگ، اشکال و سایر الگو ها در گونه های جانوری دیگر.

مطالعه متن کامل
«ساعت مغزی» به سازماندهی خاطرات می پردازد

«ساعت مغزی» به سازماندهی خاطرات می پردازد

همانطور که اعضای ارکستر نیازمند رهبری هستند که آنها را هدایت کند، نورون هایی که در مغز ما وجود دارد نیز محتاج موج های فعالیتی با زمان بندی دقیق می باشند تا بتوانند خاطرات را به مرور زمان سازماندهی نمایند و در هیپوکامپ که مرکز حافظه مغز می باشد، یک کد عصبی برای «مرتب سازی موقت» جهت ساخت نقشه ذهنی از مکانی که فرد در آن حضور داشته، جایی که الان در آن حضور دارد و جایی که قصد رفتن به آن را دارد، تولید کند. تحقیقی که به تازگی از سوی موسسه علم مغز RIKEN در ژاپن انجام شده و در نسخه 30 می Nature Neuroscience منتشر شده است، نشان می دهد که چگونه نورون هایی که نماینده فضا در ذهن موش هستند، طی زمان باقی می مانند.

مطالعه متن کامل
آسمان خراش هایی برای تغییر چهره بیابان های شمال آفریقا به واحاتی پر حیات

آسمان خراش هایی برای تغییر چهره بیابان های شمال آفریقا به واحاتی پر حیات

به تازگی پروپوزال طراحی جدیدی عرضه شده است که بر اساس آن، شمال آفریقا، نه تنها اثری از درگیری و بیابان زایی نخواهد داشت، بلکه با تنوع فرهنگی هم روبرو خواهد شد. اریک راندال مورسی و گالو سکانیزارس دست به کار طراحی دره غول ها شده اند که عبارت است از مجموعه ای از سازه های استوانه ای بلند و لاغر که تمام عناصر لازم برای بدل ساختن بیابان خشک به واحه ای حیات بخش را دارا هستند.

مطالعه متن کامل
مدل های جدید و خیره کننده میزهای "لاگون" یادآور زیبایی اقیانوس هستند

مدل های جدید و خیره کننده میزهای "لاگون" یادآور زیبایی اقیانوس هستند

الکساندر شالین از لا تیبل (La Table) مدت زمانی است که به کار ساخت میزهای سفارشی و منحصر به فرد اشتغال داشته است، اما جدیدترین مجموعه عرضه شده توسط وی که لاگون نام دارد واقعا خیره کننده هستند.

مطالعه متن کامل
مصرف روزانه دوز کمی از آسپیرین  خطر سرطان های جدی را کاهش می دهد

مصرف روزانه دوز کمی از آسپیرین خطر سرطان های جدی را کاهش می دهد

به جمله ای که در تیتر خبر خواندید این را نیز بیافزائید که تاثیر آسپیرین، شش سال پس از مصرف منظم و روزانه آن قابل مشاهده است. محقق ارشد دکتر اندرو چان از بیمارستان عمومی ماساچوست در بوستون بیان داشت: «مطمئناً سرطان یک شبه ظاهر نمی شود، سالها طول می کشد که پیشروی کند پس باید آسپیرین را سالها مصرف کنید تا مانع از ابتلا به سرطان شود. بطور خلاصه دلیل علمی آن اینست که آسپیرین روی مجراهای بیولوژیکی معینی که می تواند باعث سرطان شود تأثیر داشته و التهاب و مقدار پروتئین موثر در ایجاد سرطان را کم می کند.»

مطالعه متن کامل
مدل جدید مرسدس بنز  CLA با حد اکثر سرعت 215 کیلومتر در ساعت

مدل جدید مرسدس بنز CLA با حد اکثر سرعت 215 کیلومتر در ساعت

مرسدس بنزی در اندازه های اسپرت که با وجود ارتفاع کم آن نسبت به مدل های قبلی، جای بیشتری برای سرنشینان دارد. سقف آن مانند مدل کوپه است که در امتداد ماشین تا پشت با شیبی ملایم کشیده شده است. طرح این سقف از خصوصیات شناسنامه ای این ماشین است که ارتفاع خوبی برای راحتی سرنشینان به وجود آورده است. هدف اصلی این طرح ارائه حسی ناب از زیبایی و تجمل مدرن است. دنباله کشیده این مدل (قسمت عقب اتومبیل) گنجایشی معادل 1345 لیتر را دارد که با توجه به ظاهر اسپرت آن بسیار عالیست و این ماشین را از نظر سبک و کارایی بی نظیر کرده است.

مطالعه متن کامل
نکته سلامتی: مراقبت از دندانها هنگام بارداری

نکته سلامتی: مراقبت از دندانها هنگام بارداری

مراقبت از بدن در زمان بارداری می بایست بسیار بیشتر انجام گیرد که البته شامل دندانهایتان نیز می شود. در ادامه نکاتی را برای شما آورده ایم. با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
فرامواد، امکان نفوذ فراصوت را به استخوان و فلز می دهد

فرامواد، امکان نفوذ فراصوت را به استخوان و فلز می دهد

فرامواد، ویژگی های لایه های اصطلاحا واگرا را نفی کرده و به فراصوت اجازه نفوذ به استخوان و فلز را می دهد (یک امتیاز مثبت دیگر برای فرامواد) محققان دانشگاه دولتی کارولینای شمالی، فراموادی تکمیلی را طراحی کرده اند که به افراد شاغل در شاخه پزشکی و مهندسان در تشخیص مشکلات زیرجلدی یاری می رساند. این فرامواد به منظور مقابله با آنچه که اصطلاحا "لایه های واگرا" نامیده شده است، طراحی شده اند . لایه های یادشده امواج آکوستیک تولیدی فراصوت را بلوکه یا پخش می کنند. حال با این ابداع جدید می توان امواج فراصوت را از سر اشخاص یا بال هواپیما عبور داد و کارهای مشابه دیگری نیز به انجام رساند.

مطالعه متن کامل
سنگهایی از آنسوی منظومه شمسی

سنگهایی از آنسوی منظومه شمسی

پس از 16 سال که این تکه سنگها بر روی زمین افتاده اند، دانشمندان به این واقعیت پی بردند که آنها از خارج از منظومه شمسی به زمین رسیده اند. این سنگها در سال 2000 (1378) بر روی دریاچه یخ زده تاگیش واقع در بریتیش کلمبیای کشور کانادا به زمین برخورد کردند و در همان زمان هم دانشمندان اعلام کردند که آنها، نمونه هایی کاملاً متفاوت از تمامی نمونه های بدست آمده و طبقه بندی شده از سنگهای کیهانی هستند. هم اکنون محققانی که به ارزیابی ترکیب سنگ مشغول هستند می گویند که نظریه بهتری برایش دارند که البته با شنیدن آن کمی تعجب خواهید کرد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
بهبود نتایج درمان در موارد نارسایی قلبی شدید با استفاده از سلولهای بنیادی

بهبود نتایج درمان در موارد نارسایی قلبی شدید با استفاده از سلولهای بنیادی

بنا به مطالعه ای که در نشست علمی سالیانه 65 کالج قلب و عروق آمریکا عرضه شده است معالجه جدیدی که با استفاده از سلول بنیادی انجام می شود می تواند تا حد زیادی پیامد سلامت بلندمدت را در بیمارانی که از نارسایی قلبی شدید (مرحله نهایی) رنج می برند بهبود بخشد.

مطالعه متن کامل