Вуглецеві нанотрубки стали основою гібридних логічних елементів, оброблювальних одночасно і електричні і оптичні сигнали
Вчені та інженери, які намагаються підвищити швидкості обміну інформацією між комп'ютерними чіпами і навіть окремими частинами одного і того ж чіпа, давно намагаються замінити металеві електричні провідники хвилеводами та іншими оптоелектронним компонентами, з допомогою яких дані будуть передаватися за допомогою імпульсів світла. А недавно, дослідники з Північно-східного університету (Northeastern University) в Бостоні створили те, що не тільки дозволить підвищити швидкості передачі даних. За допомогою розроблених ними оптоелектронних пристроїв імпульси світла можна буде задіяти для організації оптичної обробки інформації, яка стане основою майбутніх оптичних обчислювальних систем.
Учений-фізик Свастик Кер (Swastik Kar) та інженер-механік Юнг Джун Юнг (Yung Joon Jung), проводячи певні дослідження, виявили, що при приміщенні вуглецевих нанотрубок на поверхню кремнієвої підкладки в місці контакту цих двох матеріалів виникає область, надзвичайно чутлива до світла. Фокусування світла лазера на цій ділянці призводить до різкого підвищення електричного струму, індукованого потоком світла. Таке незвичайна поведінка матеріалів дозволило вченим створити на базі кремнію і вуглецевих нанотрубок найпростіші логічні схеми, функції яких можна управляти як електричним, так і оптичним способами.
"Те, що нам вдалося створити, є крихітними електронними пристроями, у яких одні інформаційні входи можуть бути чисто електричними, а інші - чисто оптичними" - розповідає Свастик Кер.
Створення і вирощування вуглецевих нанотрубок, які стануть елементами майбутньої схеми, проводиться в рідкому середовищі, а процес осадження нанотрубок на поверхню кремнію проводиться за допомогою спеціального шаблону, технологія застосування якого сумісна з існуючою технологією виробництва напівпровідникових CMOS-чіпів. Процес є масштабованим і за його допомогою можна налагодити випуск великої кількості мікросхем, заснованих на нових принципах функціонування.
Використовуючи розроблений метод, дослідники виготовили оптоелектронні аналоги логічних елементів AND, ADDER/OR та інших базових елементів. Крім цього, їм вдалося навіть створити оптоелектронний чотирьохбітний цифроаналоговий перетворювач, сила вихідного електричного струму якого безпосередньо залежить від цифрового коду, що задається комбінацією променів світла лазера.
Використання світла для передачі інформації всередині та за межі чіпа вже саме по собі має забезпечити прискорення роботи обчислювальних пристроїв, що використовують переваги вищеописаної технології. А якщо додати до цього ще й можливості обробки оптичної інформації, то приріст продуктивності таких чіпів може бути збільшений у кілька разів. На жаль, дослідники ще не можуть назвати жодних точних цифр оскільки їх робота є лише першим кроком на шляху до створення чіпів нового покоління, які використовують одночасно можливості електронних та оптичних обчислювальних вузлів.