Regnbågen är inte bara färger - varje ljusfärg har sin egen frekvens. Ju fler frekvenser du har, desto högre bandbredd för överföring av information.

Att bara använda en ljusfärg åt gången på ett elektroniskt chip begränsar för närvarande teknik baserad på att känna av förändringar i spridd färg, som att upptäcka virus i blodprov, eller bearbeta flygplansbilder av vegetation vid övervakning av fält eller skogar.

Att använda flera färger på en gång skulle innebära att flera informationskanaler distribueras samtidigt, bredda bandbredden för inte bara dagens elektronik, men också av den ännu snabbare kommande "nanofotoniken" som kommer att förlita sig på fotoner - snabba och masslösa ljuspartiklar - snarare än långsamma och tunga elektroner för att bearbeta information med optiska enheter i nanoskala.

IBM och Intel har redan utvecklat superdatorchips som kombinerar den högre bandbredden av ljus med traditionella elektroniska strukturer.

Som forskare konstruerar lösningar för att så småningom ersätta elektronik med fotonik, ett team från Purdue University har förenklat tillverkningsprocessen som gör det möjligt att använda flera färger samtidigt på ett elektroniskt chip istället för en enda färg i taget.

Forskarna tog också upp en annan fråga i övergången från elektronik till nanofotonik:Lasrarna som producerar ljus måste vara mindre för att passa på chipet.

"En laser är vanligtvis en monokromatisk enhet, så det är en utmaning att göra en laserinställbar eller polykromatisk, sa Alexander Kildishev, docent i el- och datateknik vid Purdue University. "Dessutom, Det är en stor utmaning att få en rad nanolasers att producera flera färger samtidigt på ett chip. "

Detta kräver att den "optiska kaviteten minskas, "som är en viktig komponent i lasrar. För första gången, forskare från Purdue, Stanford University och University of Maryland inbäddade så kallade silver "metasytor-konstgjorda material tunnare än ljusvågor-i nanokaviteter, gör lasrarna ultratunna.

"Optiska hålrum fäller ljus i en laser mellan två speglar. När fotoner studsar mellan speglarna, mängden ljus ökar för att möjliggöra laserstrålar, "Kildishev sa." Våra nanokaviteter skulle göra on-a-chip lasrar ultratunna och mångfärgade. "

För närvarande, en annan tjocklek av en optisk kavitet krävs för varje färg. Genom att bädda in en silvermetasyta i nanokaviteten, forskarna uppnådde en enhetlig tjocklek för att producera alla önskade färger. Deras resultat visas i Naturkommunikation .

"Istället för att justera tjockleken för den optiska kaviteten för varje enskild färg, vi justerar bredden på metaytelement, "Sa Kildishev.

Optiska metasytor kan också i slutändan ersätta eller komplettera traditionella linser i elektroniska enheter.

"Det som definierar tjockleken på en mobiltelefon är faktiskt en komplex och ganska tjock bunt med linser, "Sa Kildishev." Om vi ​​bara kan använda en tunn optisk metayta för att fokusera ljus och producera bilder, då skulle vi inte behöva dessa linser, eller så kan vi använda en tunnare bunt. "