به گزارش اطلاعات آنلاین به نقل از Science Advances، دانشمندان یک نانولیزر فوق کوچک ساخته‌اند که در نهایت می‌تواند به میکروچیپ‌ها اجازه دهد اطلاعات را با نور به جای الکتریسیته منتقل کنند و به طور بالقوه باعث افزایش سرعت کامپیوترها و در عین حال کاهش مصرف انرژی تقریباً به نصف شود. هزاران لیزر می‌توانند روی یک تراشه قرار گیرند و امکاناتی را برای مراکز داده، تلفن‌های هوشمند و حسگرهای پزشکی پیشرفته‌تر فراهم کنند.

توسعه‌ نانولیزر می‌تواند گامی اولیه به سوی آینده‌ای باشد که در آن میکروچیپ‌ها کاملاً با ذرات نور ارتباط برقرار می‌کنند.

محققان دانشگاه فنی دانمارک (DTU) یک نانولیزر کوچک ساخته‌اند که در نهایت می‌تواند به سریع‌تر شدن کامپیوترها، تلفن‌های هوشمند و مراکز داده در عین استفاده از انرژی بسیار کمتر کمک کند.

در آینده، هزاران عدد از این لیزرها می‌توانند به طور بالقوه در یک میکروچیپ واحد ادغام شوند. به جای جابجایی اطلاعات در اطراف یک تراشه با سیگنال‌های الکتریکی، دستگاه‌ها می‌توانند داده‌ها را با استفاده از فوتون‌ها منتقل کنند؛ ذراتی که نور را تشکیل می‌دهند.

«جسپر مورک»، استاد دانشگاه فنی دانمارک، می‌گوید: «نانولیزر امکان ایجاد نسل جدیدی از قطعات را فراهم می‌کند که عملکرد بالا را با حداقل اندازه ترکیب می‌کنند. به عنوان مثال این می‌تواند در فناوری اطلاعات کاربرد داشته باشد؛ جایی که لیزرهای بسیار کوچک و کم‌مصرف می‌توانند مصرف انرژی را در رایانه‌ها کاهش دهند یا در توسعه حسگرها برای بخش مراقبت‌های بهداشتی، جایی که غلظت نور شدید نانولیزر می‌تواند تصاویر با وضوح بالا و حسگرهای زیستی فوق‌العاده حساس را ارائه دهد.»

استفاده از نور درون تراشه‌های رایانه‌ای

بخش عمده‌ای از اینترنت در حال حاضر برای انتقال اطلاعات از طریق کابل‌های فیبر نوری به نور متکی است. با این حال، درون رایانه‌ها، داده‌ها هنوز از طریق مدارهای الکترونیکی با استفاده از برق حرکت می‌کنند. این رویکرد گرما تولید می‌کند و می‌تواند سرعت انتقال اطلاعات را محدود کند.

نانو لیزرها می‌توانند ارتباط نوری را مستقیماً به میکروچیپ‌ها بیاورند. با تولید کارآمد سیگنال‌های نوری درون تراشه، می‌توانند به اطلاعات اجازه دهند با اتلاف انرژی بسیار کمی حرکت کنند و به طور بالقوه دستگاه‌های آینده را سریع‌تر، خنک‌تر و از نظر انرژی کارآمدتر کنند.

مورک تخمین می‌زند که استفاده از نانولیزرها در رایانه‌ها می‌تواند مصرف انرژی را تا نصف کاهش دهد.

نانو لیزر فشرده DTU گامی مهم به سوی این هدف است. تراشه‌های آینده که حول محور ارتباطات مبتنی بر نور طراحی می‌شوند، احتمالاً به هزاران لیزر بسیار کوچک و کارآمد نیاز دارند که برای انتقال اطلاعات در سراسر تراشه با هم کار کنند.

شکستن محدودیت اندازه برای لیزرها

نانو لیزر جدید در مرکز اتاق تمیز  DTU (DTU Nanolab) ساخته شده است. به گفته مورک، این دستگاه از حد معمول برای کوچک کردن یک لیزر فراتر می‌رود.

در هسته آن ساختاری به نام نانوحفره وجود دارد که نور را در فضایی فوق‌العاده کوچک به دام می‌اندازد و متمرکز می‌کند. تاکنون، دستیابی به چنین محدودیت شدیدی در این مقیاس بسیار دشوار تلقی می‌شد.

هنگامی که محققان پرتوی از نور را به دستگاه می‌تابانند، هم فوتون‌ها و هم الکترون‌ها در یک ناحیه میکروسکوپی متمرکز می‌شوند. این تعامل به لیزر اجازه می‌دهد تا در دمای اتاق کار کند و در عین حال به انرژی بسیار کمی نیاز داشته باشد.

ساختار به دام انداختن نور مورد استفاده در نانولیزر در ابتدا توسط گروه پروفسور اوله زیگموند در DTU Construct توسعه داده شد.

دستگاه‌های سریع‌تر و مصرف انرژی کمتر

چالش بزرگ بعدی، به کار انداختن نانولیزر با استفاده از انرژی الکتریکی است. اگر محققان بتوانند به این هدف دست یابند، این فناوری می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای در حوزه محاسبات، ارتباطات و مراقبت‌های بهداشتی داشته باشد.

رایانه‌ها و تلفن‌های هوشمند می‌توانند به طور بالقوه عملکرد بیشتری را در عین مصرف برق کمتر ارائه دهند. مراکز داده که به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارند، می‌توانند شاهد کاهش قابل توجهی در مصرف انرژی نیز باشند که به طور بالقوه منجر به مزایای قابل توجه آب و هوایی می‌شود.

در فناوری مراقبت‌های بهداشتی، توانایی نانولیزر در متمرکز کردن نور در یک ناحیه بسیار کوچک می‌تواند از حسگرهای فوق حساس و سیستم‌های تصویربرداری با وضوح بالا پشتیبانی کند.