Нанофотоника

Как увеличить скорость обработки информации? Какие преимущества имеют фотоны перед электронами как носители информации? В чем заключается цель нанофотоники? И с какими проблемами она сталкивается? Об этом рассказывает PhD in Physics Владимир Шалаев.

Одна из самых больших проблем, стоящих перед человечеством в целом, — это увеличение скорости обработки информации. Вообще можно сказать, что практически весь технологический прогресс так или иначе связан с тем, насколько мы быстро обрабатываем информацию. И если задуматься, то все приборы, которые мы используем, связаны с обработкой информации. Самый очевидный пример — это компьютеры. Наноэлектроника, которая лежит в основе любого прибора, и, естественно, в основе компьютеров, имеет некий предел в скорости, с которой возможно обрабатывать информацию.

Если взять очень маленькие металлические наноструктуированные частички, которые, скажем, в размере могут быть 5-10 нанометров, то оказывается, что в металлических частичках есть свободные электроны, которые могут свободно двигаться. И когда свет падает на такую частичку, электроны смещаются, и возникает так называемая возвращающая сила, поскольку на одной стороне частички у вас появляется избыточный отрицательный заряд, на другой — положительный. Электрон (электронное облако) начинает колебаться, и это называется «поверхностные плазмоны»

Еще одним очень важным базовым элементом в будущей нанофотонике должен быть нанолазер. То есть это, фактически, источник фотонов, который на наномасштабе производит фотоны и, если нужно, усиливает их. Эта проблема сейчас тоже активно развивается, и наша группа в 2009 году в сотрудничестве с Cornell University и Norfolk State University показала первый нанолазер, который был всего 40 нанометров в размере и генерировал эти фотоны.