(PhysOrg.com) - Australiska forskare har konstruerat en av världens minsta nanotrådar någonsin för nästa generations telekommunikationsteknik, föra dem ett steg närmare optikens heliga graal – skapandet av ett "fotoniskt chip" som skulle leda till en snabbare, mer hållbart internet.
I en artikel publicerad i tidskriften Nanobokstäver , forskare från Swinburne University of Technology och Australian National University, beskriv hur de tillverkade en liten nanotråd, som är 1000 gånger tunnare än ett människohår, i en speciell typ av glas som kallas kalkogenid.
Enligt huvudförfattaren och Swinburne doktorand Elisa Nicoletti, detta är ett viktigt steg mot förverkligandet av fotonchippet – det primära målet för Center for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems (CUDOS), ett rikstäckande samarbetsprojekt som involverar sex universitet och över 130 forskare. Det nya resultatet visar vikten av det forskningssamarbete som möjliggörs av ARC Center of Excellence-programmet.
Består av oräkneliga kilometer optisk fiberkabel, Internet är anslutet med elektroniska routrar. Dock, dessa routrar arbetar med mycket lägre hastigheter än de optiska kablarna, vilket saktar ner systemet. Fotonchippet skulle lösa detta problem, driver ultrasnabba telekommunikationsnätverk som överför information med ljusets hastighet.
Men forskarna är inte där än. Förverkligandet av chippet kommer att bero på en rad faktorer, inklusive tillverkning av extremt små material och forskarnas förmåga att utnyttja en unik optisk egenskap som kallas den "icke-linjära effekten".
Det är här det australiensiska lagets små nya nanotrådar kommer in i bilden.
"För att göra chipet litet, varje komponent måste vara extremt liten, sa Nicoletti. "Så vi försöker alltid driva det lite längre för att göra våra nanostrukturer så små som möjligt."
Ända tills nu, forskare har bara kunnat göra nanotrådar av denna storlek i polymerer, som inte har samma unika egenskaper som kalkogenidglas.
Kalkogenid uppvisar icke-linjäritet, vilket innebär att dess optiska densitet ändras i enlighet med den applicerade ljusintensiteten.
"Om du pumpar högdensitetsljus in i en optisk fiber gjord av icke-linjärt material, du kan faktiskt ändra dess egenskaper, och därför ändra hur annat ljus rör sig längs den, sa Nicoletti
Det är denna kombination av små material och icke-linjäritet, vilket har fört forskarna ett steg närmare sitt slutmål.
Enligt professor Min Gu, som är chef för Swinburnes Center for Micro-Photonics och leder Swinburne-armen av CUDOS, gruppens framgång kommer inte bara att skapa ett mycket snabbare internet, det kommer också att leda till en mer hållbar sådan.
"Det är inte många som inser detta, men internet är en stor energikonsument. Det beräknas att det under det kommande decenniet kommer att utgöra hälften av världens energianvändning, " sa han. "Så att göra det mer effektivt kommer att göra en enorm skillnad för vårt koldioxidavtryck."
