Ett samarbete mellan forskare från McMaster och Harvard har skapat en ny plattform där ljusstrålar kommunicerar med varandra genom fast material, etablera grunden för att utforska en ny datorform.

Deras arbete beskrivs i ett papper publicerat idag i Förfaranden från National Academy of Sciences .

Kalaichelvi Saravanamuttu, docent i kemi och kemisk biologi vid McMaster, förklarar att tekniken sammanför en form av hyrdrogel som utvecklats av Harvard -teamet med ljusmanipulation och mätningstekniker utförda i hennes labb, som specialiserat sig på kemi av material som reagerar på ljus.

Det genomskinliga materialet, som liknar hallon Jell-O i utseende, innehåller ljuskänsliga molekyler vars struktur förändras i närvaro av ljus, ge gelén speciella egenskaper både för att innehålla ljusstrålar och för att överföra information mellan dem.

Vanligtvis, ljusstrålar breddas när de färdas, men gelén kan innehålla trådar av laserljus längs deras väg genom materialet, som om ljuset leddes genom ett rör.

När flera laserstrålar, var och en ungefär hälften av diametern på ett människohår, lyser genom samma material, forskarna har fastställt att de påverkar varandras intensitet, även utan att deras optiska fält överlappar varandra alls - ett faktum som visar att gelen är "intelligent".

Interaktionen mellan dessa ljustrådar kan stoppas, satte igång, klarat och läst, ger en förutsägbar, höghastighetsutmatning:en form av information som kan utvecklas till en kretsfri datorform, Saravanamuttu förklarar.

"Även om de är separerade, balkarna ser fortfarande varandra och förändras som ett resultat, "säger hon." Vi kan tänka oss, i längden, designa datoroperationer med denna intelligenta lyhördhet. "

Även om det bredare konceptet att beräkna med ljus är ett separat och utvecklande område för sig själv, denna nya teknik introducerar en lovande plattform, säger Derek Morim, en doktorand i Saravanamuttus laboratorium som är medförfattare på tidningen.

"Inte bara kan vi designa fotoresponsiva material som reversibelt byter deras optiska, kemiska och fysikaliska egenskaper i närvaro av ljus, men vi kan använda dessa förändringar för att skapa ljuskanaler, eller självklämda balkar, som kan styra och manipulera ljus, "säger han." Ytterligare studier kan tillåta oss att designa ännu mer komplexa material för att manipulera både ljus och material på specifika sätt. "

Amos Meeks, en doktorand vid Harvards John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, sa att tekniken hjälper till att främja idén om all-optisk datorer, eller beräkningar som görs enbart med ljusstrålar.

"De flesta beräkningar använder just nu hårda material som metalltrådar, halvledare och fotodioder, att koppla elektronik till ljus, "sa Meeks, som också är första författare till forskningen. "Tanken bakom all optisk dator är att ta bort de styva komponenterna och styra ljuset med ljus. Tänk dig, till exempel, en helt mjuk, kretsfri robot som drivs av ljus från solen. "