(PhysOrg.com) -- "Om du öppnar nästan vilken elektronisk pryl som helst, du kommer att se olika element som fungerar med elektriska kretsar, " berättar Nader Engheta PhysOrg.com . "Många av dem har olika funktioner, såsom induktorer, kondensatorer, motstånd, transistorer, och så vidare. Dessa välkända element har funnits i decennier. Men tänk om du kunde ta dessa koncept till nanoskalan, och tänk om de kunde arbeta med ljus istället för el?"

Engheta, en vetenskapsman vid University of Pennsylvania, tillsammans med Andrea Alů, tror att det är möjligt att skapa ett kretskort i nanoskala som har potential att vara användbart i kommunikation. Engheta och Alů beskriver sitt koncept om en optisk nanoskala krets i Fysiska granskningsbrev :"All-Optical Metamaterial Circuit Board på nanoskala."

"Om du går till nanoskalan, Engheta förklarar, "du skulle behöva tänka på nanopartiklar som effektivt fungerar som de element som ses i nuvarande enheter. Det skulle vara nödvändigt att skapa nanopartiklar av en specifik form, och tillverkade av specifika material, som skulle tillåta dem att fungera som kondensatorer, motstånd, och andra välkända element."

Det finns tre huvudsakliga fördelar med att använda optiska nanopartikelkretskort, säger Engheta. För det första, att ytterligare kunna miniatyrisera olika kommunikationsenheter skulle säkerställa att tekniken fortsätter att utvecklas. "Vi går mot att få mer och mer information komprimerad till en mindre volym." Den andra fördelen är att användning av optiska frekvenser skulle ge mer bandbredd. Till sist, det finns en mycket verklig möjlighet att kretskort i nanoskala, rätt konstruerad, skulle använda mindre energi. "Vi måste titta mer på den här möjligheten, men det är ganska troligt att optiska nanopartikelkretskort skulle ha låg energi till sin natur, ” insisterar Engheta.

Än så länge, Engheta och Alů har bara använt datorsimuleringar för att testa sina idéer relaterade till kretskort i nanoskala. Engheta-gruppen är, dock, arbetar mot ett experimentellt förverkligande av sina teorier med ett proof of concept för klumpade kretselement. "Det vi har kommit fram till är kompatibelt med de nanotillverkningstekniker som redan används idag, säger Engheta. "Vi är mitt uppe i att försöka konstruera några nanotrådar för att fungera som vårt proof of concept för klumpade optiska kretselement, och förhoppningsvis kommer vi att se några resultat under de kommande sex månaderna eller så."

En av de största utmaningarna för att förverkliga denna typ av nanoskala kretsar är att det är svårt att bilda de strukturer som behövs vid en så liten storlek. "Dessutom, ” Engheta medger, ”Vi skulle behöva lägga dessa strukturer bredvid varandra i specifika mönster. Detta är genomförbart, använda nuvarande nanotillverkningstekniker, men inte lätt." Tillverkningsprocessen skulle innefatta att skapa strukturer av metamaterial och en process som imiterar de elektroniska kretsar vi är mer bekanta med. "En av våra idéer är att skära ett spår i materialet, en som kan innehålla ljuset som används i kretskortet, för att koppla ihop nanopartiklar. Det skulle likna hur ledningar ansluter olika element i elektroniska enheter."

När ett proof of concept är realiserat för detta kretskort, Engheta hoppas kunna ta optisk nanokommunikation till en annan nivå. "Vi utökar vårt koncept till andra element som är icke-linjära, " han säger. "Detta kan tillåta oss att utveckla switchar, öppnar dörren till beräkningar."

Mer information: Andrea Alů och Nader Engheta, "Alla optiska metamaterial kretskort på nanoskala, ” Fysiska granskningsbrev (2009). Tillgänglig online:link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.103.143902

Copyright 2009 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.