Det sägs att ljus är källan till liv, och inom en snar framtid kommer det möjligen också att utgöra grunden för våra vardagliga personliga datorbehov. Nyligen har forskare från University of Tsukuba utnyttjat specifika energier av ljus från ett "paket" av ljus genom att skapa en nanokavitet, som kan hjälpa till i utvecklingen av framtida helt optiska datorer.

Fiberoptiska kablar utnyttjar redan den ofattbart höga ljushastigheten för att överföra internetdata. Dessa signaler måste dock först omvandlas till elektriska impulser i kretsen på din dator eller smarta TV innan du kan se ditt favoritstreamingprogram. Forskare arbetar med att utveckla nya helt optiska datorer som ska kunna utföra beräkningar med hjälp av ljuspulser. Men det är ofta svårt att exakt styra paket med ljusenergi, och nya enheter behövs för att forma ljuspulserna på ett omkopplingsbart sätt.

I en studie publicerad förra månaden i Nanophotonics , har forskare vid University of Tsukuba testat en ny metallisk vågledare som innehåller en liten nanokavitet, bara 100 nanometer lång. Nanokavitets storlek är speciellt anpassad så att endast specifika våglängder av ljus får plats inuti. Detta gör att nanokavitet fungerar nästan som en konstgjord atom med avstämbara egenskaper. Som ett resultat sänds ljusvågor med matchande resonansenergi, medan andra våglängder blockeras. Detta har effekten att omforma ljusvågspaketet.

Teamet använde ljusvågor som färdas längs gränssnittet mellan metall och luft, kallade "ytplasmonpolaritoner." Detta innebär att man kopplar ljusvågens rörelse i luften med elektronernas rörelse i metallen direkt under den. "Du kan föreställa dig en ytplasmonpolariton som vad som händer när en stark vind blåser över havet. Vattenvågorna och luftvågorna flödar samtidigt", säger seniorförfattaren professor Atsushi Kubo.

Vågledaren tillverkades med användning av ett färgämne med fluorescensegenskaper som förändrades baserat på närvaron av ljusenergin. Teamet använde lätta kvittrar bara 10 femtosekunder (dvs. 10 kvadrilliondels sekund) långa och skapade en "film" av de resulterande vågorna med hjälp av tidsupplöst tvåfotonfluorescerande mikroskopi. De fann att endast den spektrala komponenten som matchade nanokavitets resonansenergi kunde fortsätta att fortplanta sig längs metallytan. "Förmågan att selektivt omforma vågformer kommer att vara nyckeln till utvecklingen av framtida optiska datorer", säger professor Kubo. Resultaten av detta projekt kan också hjälpa till att effektivisera designen av andra enheter för ultrasnabb optisk spektroskopi. + Utforska vidare

Ytplasmoner rör sig med nästan ljusets hastighet och färdas längre än förväntat