Цифрові чіпи на основі графену зможуть працювати, використовуючи світло замість електричного струму
Завдяки досягненням в області оптоволоконних оптичних комунікацій велика частина інформації, яку ви отримуєте і посилаєте зі свого комп'ютера, передається з допомогою променів світла. Але вкрай неефективним є те, що більшість електронних чіпів працюють не зі світлом, а з електричними сигналами, що викликає необхідність перетворення електричних сигналів у світлові сигнали, і навпаки. І тепер, завдяки вченим, що розкриває величезний потенціал графена, форми вуглецю одноатомной товщини, вищезгадані перетворення стало робити з високою швидкістю і ефективністю, що дозволить використовувати світлові сигнали для обміну даними навіть у межах одного кристала чіпа.
Троє дослідників з Массачусетського технологічного інституту, Колумбійського університету та Дослідницького центру компанії IBM імені Уотсона опублікували в журналі Nature Photonics статтю, що описує розроблену технологію, яка, завдяки використанню електричних і фотоелектричних властивостей графену, дозволить передавати дані за допомогою світла в межах одного кристала чіпа. Структура розробленого графенового фоточутливого елемента показано на наведеному нижче малюнку, шар графену, як нескладно здогадатися, показаний сіткою з шестикутними осередками, розташовується зверху кремнієвого хвилеводу-світловода, який виділений фіолетовим кольором, між двома електродами, показаними золотистим кольором. Всі без винятку електрони, вивільнені під впливом фотонів світла в графені, будуть перетворені в електричний струм, а високі електричні характеристики графена обумовлюють те, що отриманий фотоелектричний перетворювач володіє високою ефективністю і прекрасними швидкісними характеристиками. Крім цього, структура таких перетворювачів проводиться за допомогою традиційних технологій виготовлення напівпровідникових приладів і кінцева вартість таких графенових чіпів не буде перевищувати вартості звичайних чіпів.
Ці структури, так звані графенові фотодатчики, можуть використовуватися в самих різних цілях, всередині чіпів і зовні, забезпечуючи комунікації між різними вузлами комп'ютерів. Команді вчених з Віденського Технологічного університету (Vienna University of Technology), очолюваної Томасом Мюллером (Thomas Muller), також вдалося об'єднати графенові фотодатчики власної конструкції з елементами структури кремнієвих чіпів. "На світі існує безліч матеріалів, здатних перетворювати світлові сигнали в електричні, але графен робить це ефективніше і швидше за всіх інших", - пояснює Томас Мюллер в прес-релізі, - "Нові технології оптичних комунікацій стають важливими не тільки для передачі даних на великі відстані, в недалекому майбутньому з їх допомогою буде проводитися всеь обмін даними в межах комп'ютера і в межах кристалів окремих чіпів".
Все вищесказане вказує на те, що час цифрових графенових чіпів неухильно наближається, і дослідження, вироблені багатьма незалежними групами вчених незабаром зроблять можливим стрибок з дослідницьких лабораторій до фабрик, що виробляють напівпровідникові чіпи.