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Nanoskopischer Resonator wird entwickelt

Nanoskopischer Resonator wird entwickelt

Nanoresonatoren bilden ein winziges Logikgatter

Laut einem Artikel, der diesen Monat in der Online-Version von NewScientist veröffentlicht wurde, haben amerikanische Forscher einen nanoskopischen "Resonator" entwickelt, der die Teile von Logikgattern in elektromechanischen Computern bilden könnte.

Sotiris Masmanidis vom California Institute of Technology in Pasadena und seine Kollegen schlagen vor, dass Computer aus nanoskaligen elektromechanischen Komponenten effizienter und robuster sein könnten als rein elektronische Computer.

Der Resonator besteht aus einem 4 Gallonen langen, 0,8 Mikrometer breiten und 0,2 Mikrometer tiefen Stück Galliumarsenidkristall, das an einem Glas befestigt ist. Eine Seite des Glasstabs ist dotiert, um zusätzliche Elektronen anzubieten, während die andere fehlt.

Wenn eine Wechselspannung an den Stab angelegt wird, wird in der Mitte des Stabes ein elektrisches Feld gebildet. Dann wird ein piezoelektrischer Effekt erzeugt, der bewirkt, dass sich der Galliumarsenidkristall verformt. Wenn die Wechselspannung die richtige Frequenz hat, schwingt der Stab mit und vibriert wie ein Metallstab, nachdem er angeschlagen wurde.

In den Experimenten reichte eine Spannung von 5 Nanovolt (das Äquivalent der Ladung eines einzelnen Elektrons) aus, um das Gerät mit Strom zu versorgen.

Der Resonator kann auch durch Anlegen einer Gleichspannung "abgestimmt" werden. Die Gleichspannung bewirkt, dass die sogenannte Verarmungsschicht (der stärkste Bereich in der Mitte des Balkens) leicht nach oben oder unten schwenkt.

Da es diese Widerstandszone ist, die für den piezoelektrischen Effekt empfindlich ist, ändert ihre Variation die Art und Weise, wie der Stab als Reaktion auf Wechselspannung vibriert. Die Gleichspannung kann sicherstellen, dass der Resonator auf die gewünschte Frequenz reagiert, oder sie kann auch zum Ein- und Ausschalten verwendet werden.

Den Forschern zufolge könnten diese Resonatoren schließlich zur Herstellung nanoskopischer Logikbausteine ​​verwendet werden. Um dies zu demonstrieren, nahmen sie zwei Balken und platzierten sie in einer "L" -Form. Wenn sie einen Wechselstrom durch jeden der Stäbe leiteten, schwang das gesamte Gerät mit einer bestimmten Frequenz mit. Stattdessen lösten sich die Vibrationen gegenseitig auf, wenn sie den Strom durch beide Stäbe leiteten.

Das Gerät arbeitet daher als Logikgatter.

Laut Miles Blencowe, einem Physiker am Dartmouth College in Hannover, New Hampshire (USA), könnte ein solches Logikgatter theoretisch viel effizienter sein als ein aus elektronischen Bauteilen hergestelltes, da es weniger Energie benötigt und weniger Wärme abgibt. Um dieses Ziel zu verwirklichen, besteht der nächste Schritt laut Blencowe darin, herauszufinden, wie die Hochfrequenzsignale von jedem Resonator wieder in ein elektromagnetisches Signal umgewandelt werden können, das an ein anderes Gerät übertragen werden kann, um eine logischere Schaltung zu bilden. groß.

Quelle: Neuer Wissenschaftler

Video: Engineering the Mode Coupling in Microrings for Laser and Sensor Applications Lynford L Goddard (September 2020).